《氨基多羧酸高效高選擇性絡合催化降解研究》是依託廈門大學，由周朝暉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：氨基多羧酸高效高選擇性絡合催化降解研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周朝暉
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以氨基多羧酸為研究對象，過渡金屬離子為催化劑，氧氣、過氧化氫為氧化劑，模擬乙二胺四乙酸生物加氧酶的降解途徑，選擇性的催化降解含有五齒或六齒配位基團的氨基多羧酸為三齒或四齒的氨基多羧酸化合物，實現乙二胺四乙酸及其類似物的催化降解，得到乙二胺一(二、三)乙酸。通過催化劑金屬離子價態和類型、氧化劑的種類、溶液酸鹼性和催化基元反應的考察，控制催化氧化消除反應的條件，評價催化反應活性和選擇性；選擇最佳的金屬離子催化劑、適當的氧化劑、溶劑和表面活性劑、最佳化催化產物分離和催化反應條件，對經典方法可以完成的乙二胺四乙酸等比降解反應實現催化循環。闡明高級氨基多羧酸降解一個或若干個羧酸為低級氨基多羧酸與金屬離子催化反應性能的關係，在實現催化降解的同時，高選擇性的實現產物回收，建立催化降解乙二胺四乙酸製備乙二胺一(二、三)乙酸的簡便方法，為絡合催化降解乙二胺四乙酸提供新的科研成果。
結題摘要
在酸性條件下，乙二胺三乙酸可自發環化形成alpha-羰基哌嗪二乙酸(H2kpda)，文獻報導把該環狀化合物列為持久性有機污染物。對它的降解，我們通過銅鄰菲囉啉螯合物，將環化產物alpha-羰基哌嗪二乙酸氧化降解為草酸，實現了持久性有機污染物的降解。室溫下，alpha-羰基哌嗪二乙酸與金屬Co、Ni、Zn形成有趣的三明治狀結構配位聚合物[M(kpda)(H2O)2]n•nH2O (M = Cu; Zn)，加熱後可轉化為雙核金屬螯合物[M2(kpda)2(H2O)6]•H2O。兩者之間的相互轉化為alpha-羰基哌嗪二乙酸的溶解和降解提供了理論基礎。 以稀土鹽為原料，乙二胺四乙酸為配體，在過氧化氫存在下，乙二胺四乙酸可被轉化為N, N’-二氧代乙二胺四乙酸稀土絡合物 K5[Ln(edtaO2)2]•12H2O (Ln = La, Ce, Pr, Nd, Gd)，乙二胺四乙酸配體在稀土絡合物上實現了氧活化，其中氧代乙二胺四乙酸稀土絡合物在水溶液中完全離解。進一步的研究表明，稀土鹽可作為乙二胺四乙酸形成氧代產物的催化劑，高效製備二氧代乙二胺四乙酸。 在金屬離子催化下，乙二胺四乙酸可直接降解得到乙二胺二乙酸，乙二胺二乙酸的純度高，沒有乙二胺三乙酸和乙二胺一乙酸的副產物，可用於製備乙二胺二乙酸鈷、鎳、鋅等螯合物，固體和溶液的研究表明，，這類二價金屬的螯合物溶液中沒有離解。以組成和結構確定的柔性環己二胺四乙酸過氧鈦螯合物為催化劑，考察苯酚的羥基化催化反應，反應主產物為鄰苯二酚。表明多齒螯合的柔性環己二胺四乙酸配體可以穩定形成八配位過氧鈦螯合物Na2[Ti(O2)(cdta)]•2H2O，組成限域性環境，作為鈦矽分子篩的模型反應物種，研究TS-1反應應。上述三類反應實現了乙二胺四乙酸及其類似物的催化降解，得到乙二胺二乙酸或草酸降解產物，為絡合催化降解乙二胺四乙酸提供新的科研成果。 與低配數的過渡金屬螯合物不同，由於稀土螯合物的高配位數，與氨基多羧酸反應時形成不溶性的稀土乙二胺四乙酸螯合物，限制了乙二胺四乙酸法在稀土復氧化物中的套用。我們通過外加檸檬酸螯合劑，雙管齊下，得到系列高水溶性混配螯合物M8[Ln2(Hcit)2(edta)2]，熱分解製得均勻分散的稀土復氧化物和擔載樣品，並用於甲烷氧化偶聯催化反應，催化劑的轉化率～30%，選擇性～35%，收率10%～15%。
