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芳烃苄位叔C-H键的催化氧化是化学工业中一个重要的转化过程,其氧化产物如过氧化物、醇和酮,均是非常重要的精细化工原料,广泛用于合成医药、农药、染料和香料等化工产品。目前,工业上芳烃苄位叔C-H键的氧化主要为异丙苯的氧化,以过氧化氢异丙苯为目标产物,其不仅是生产苯酚和丙酮的重要中间体,也是工业上丙烯氧化生产环氧丙烷的重要氧化剂。芳烃苄位叔C-H键催化氧化,其它两个重要的氧化产物为2-苯基-2-丙醇和苯乙酮及其衍生物,目前关注相对较少,尤其是2-苯基-2-丙醇及其衍生物,作为十分重要的精细化工产品和中间体,在芳烃苄位叔C-H键直接氧化转化中选择性不高,难以实现精准化学合成。上述问题的出现,主要是由于目前对芳烃苄位叔C-H键氧化规律的认识不够清晰。为了深入认知芳烃苄位叔C-H键的氧化规律,实现其氧化产物的精准化学合成,本论文以细胞色素P-450的模型化合物,金属卟啉为催化剂,系统研究了分子氧（O2）催化氧化芳烃苄位叔C-H键的规律。通过对反应温度、卟啉配体的结构、中心金属、催化剂的量等影响因素的深入探究及动力学研究,初步取得了金属卟啉催化O2氧化芳烃苄位叔C-H键的一般性规律,并实现了芳烃苄位叔醇的直接,选择性氧化合成。本论文主要的研究内容如下。以苯甲醛及其衍生物如4-氯苯甲醛、4-甲氧基羰基苯甲醛、3-甲氧基苯甲醛、2,6-二氯苯甲醛等,和吡咯为原料,通过Adler-Longo法和Lindsey法,合成了25个卟啉配体,收率6%～36%,并对其结构进行了定性表征;分别以Co（II）、Mn（II）、Fe（II）、Ni（II）、Cu（II）和Zn（II）为中心金属,对上述卟啉配体进行金属化,合成了68个金属卟啉,收率88%～98%,并对其结构进行了定性表征。为金属卟啉催化O2氧化芳烃苄位叔C-H键的规律研究提供了催化剂基础。以异丙苯为模型化合物,系统研究了反应温度对金属卟啉催化O2氧化芳烃苄位叔C-H键的影响。研究发现,当反应温度小于90oC时,芳烃苄位叔C-H键无自氧化发生;金属卟啉作为催化剂的引入,可以显著促进反应进行。以TPFPPCo为催化剂（0.012%,mol/mol）,1 atm O2,75oC反应8.0 h,异丙苯转化率达到56.1%,过氧化氢异丙苯选择性为21.4%,2-苯基-2-丙醇选择性为56.6%,苯乙酮选择性为22.0%,未检测到苯甲酸的生成。在无自氧化发生的温度下开展催化氧化,有利于提高反应的选择性和可调控性。以异丙苯为模型化合物,系统研究了金属卟啉结构对O2催化氧化芳烃苄位叔C-H键的影响。研究发现,当金属卟啉分子结构中含有吸电子基团时,有利于反应活性的提高,如T（2,3,6-tri Cl）PPCo>T（4-Cl）PPCo>T（4-OCH3）PPCo;相同取代基在苯环不同位置时,取代基位于苯环2位有利于反应活性的提高,如T（2-Cl）PPCo>T（4-Cl）PPCo>T（3-Cl）PPCo;对于金属离子,反应活性依次为Mn（II）>Co（II）>Cu（II）>Zn（II）≈Ni（II）≈Fe（II）,2-苯基-2-丙醇的选择性依次为Mn（II）>Co（II）>Fe（II）≈Cu（II）≈Ni（II）>Zn（II）,过氧化物的选择性依次为Zn（II）>Cu（II）≈Ni（II）≈Fe（II）>Co（II）>Mn（II）。通过反应条件进一步优化,发现T（2,3,6-tri Cl）PPMn（II）为芳烃苄位叔C-H键催化氧化生成叔醇的较佳催化剂。以T（2,3,6-tri Cl）PPMn（II）为催化剂（0.012%,mol/mol）,1 atm O2,70oC反应8.0 h,异丙苯转化率达到57.6%,过氧化氢异丙苯选择性为14.0%,2-苯基-2-丙醇选择性为70.5%,苯乙酮选择性为15.5%,未检测到苯甲酸的生成。以Cu（II）和Zn（II）为中心金属,有利于过氧化氢异丙苯的生成,尤其是以T（4-COOH）PPCu（II）为催化剂（0.012%,mol/mol）,80oC反应8.0h,异丙苯转化率达到27.3%,过氧化氢异丙苯选择性为97.2%,2-苯基-2-丙醇选择性为0.0%,苯乙酮选择性为2.8%,未检测到苯甲酸的生成。以电化学性能分析和量子化学计算,深入探究了T（2,3,6-tri Cl）PPMn（II）为催化剂,高反应活性和选择性的根源。（1）T（2,3,6-tri Cl）PPMn（II）良好的平面分子结构,有利于底物同催化活性中心的接触;（2）T（2,3,6-tri Cl）PPMn（II）分子结构中,Mn（II）较高的正电荷,有利于提高催化活性物种高价锰氧配合物的活性,促进拔氢过程的发生;（3）中心金属Mn（II）有利于氧化中间产物过氧化氢异丙苯分解转化为醇。通过底物普适性研究和文献对比,发现基于芳烃苄位叔C-H键催化氧化规律,提炼出来的芳烃苄位叔C-H键直接氧化合成叔醇的方法,主要具有以下优势:（1）直接将芳烃苄位叔C-H键氧化为醇,反应路线短;（2）反应条件温和;（3）底物转化率高,醇的选择性高;（4）无溶剂,无助催化剂。