《甲苯、乙苯及其取代物環C-H鍵和側鏈C-H鍵選擇性活化研究》是依託四川大學，由胡常偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：甲苯、乙苯及其取代物環C-H鍵和側鏈C-H鍵選擇性活化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：胡常偉
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
甲苯、乙苯含有環C-H鍵和側鏈C-H鍵，其中環上C-H鍵有鄰、間、對位置，乙苯側鏈有甲基和亞甲基C-H鍵。系統研究不同類型C-H鍵的選擇性活化規律，不僅有重要科學意義，而且對綠色合成對應的酚、醇、醛/酮、酸等有實用價值。本項目擬以甲苯、乙苯及其取代物為底物，以不同結構的活性炭、分子篩、配合物等為催化劑基體，通過催化活性組分、溶劑、溫度、反應實施方式等變化，研究底物的氧化行為。對反應體系進行各種譜學（含原位）及理論模擬表征，以說明：（1）控制選擇性活化環C-H鍵或支鏈C-H鍵的主要因素及其化學本質；（2）環C-H鍵活化過程中，除甲基、乙基的電子效應外，還有哪些因素控制環C-H鍵活化的位置選擇性；（3）甲苯、乙苯苯環上的其他取代基對不同C-H鍵活化的影響規律；（4）支鏈C-H鍵選擇性活化規律及如何控制支鏈上的深度氧化。為開發原子經濟反應、實現芳烴等的合理利用、在節約資源的同時減少環境污染，有重要意義。
結題摘要
本項目按照計畫執行。設計、製備了三種催化劑體系,對催化反應體系進行了各種實驗表征研究及理論模擬研究,獲得了對苯、甲苯、乙苯及其取代物上不同類型的C-H鍵的高選擇性活化規律,並對進而合成對應的酚、醇、醛、酸等形成了較為規律性的認識。 活性炭催化劑研究：深入開展了對市售活性炭進行改性研究和活性炭載鐵催化劑研究，並將所研製的催化劑用於甲苯的活化氧化反應研究。同時還開展了利用廢棄的生物質熱解碳製備載鐵活性炭催化劑研究，並將催化劑用於苯酚、苯、甲苯的活化氧化反應研究。活性炭直接作為催化劑或者作為載體製備出的載鐵催化劑，均表現出明顯的環選擇性和鄰位選擇性。 Ti-Si分子篩催化劑研究：進行了Ti-Si分子篩催化劑的製備研究，通過對已有Ti-Si分子篩合成方法中一些因素進行調變和改進，製備了一系列Ti-Si分子篩及相應負載型催化劑。並將其分別用於催化苯、甲苯的活化研究。發現，骨架內鈦物種有利於苯環上C-H鍵活化，骨架外鈦有利於側鏈烷烴的氧化，Cu/TS-1催化劑對甲苯上的C-N鍵形成效果最好。在含有C-N鍵的產物中，甲基苯胺和硝基甲苯為環上的C-N鍵產物。通過對催化劑前驅體進行適當處理，可提高V-Sn-TS-1催化劑對乙苯的側鏈催化氧化選擇性。 含釩催化劑的研究：設計製備了VOx/ZSM-22催化劑和V-SiO2催化劑，研究其上乙苯的的芳環及側鏈氧化反應。V/HZSM-22催化劑上高分散形式存在釩物種主要選擇性活化乙苯分子中亞甲基上的CH鍵，得到的主要產物為苯乙酮；催化劑上的結晶五氧化二釩會促進還C-H鍵的活化，使酚的選擇性升高。 理論研究：設計了活性炭基材料的邊緣缺陷結構模型催化劑，研究了不同缺陷結構對苯羥基化生成苯酚的催化作用機理，發現之字形缺位碳材料具有更好的催化性能；設計了Cu/TS-1分子篩模型催化劑體系，研究了其上氨氧化為羥氨的催化反應機理，發現了不同類型Cu中心催化氧化氨為羥胺的機理。 形成了5個具有自身智慧財產權的專利，3個已獲授權，2個已受理在審核中。 發表了7篇高質量的論文，培養了10名研究生。 3人次參加了國內學術交流。
