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醇类选择性氧化成相应醛、酮及腈等工艺在工业发展中具有重要的应用,而2,2,6,6-四甲基哌啶-氮氧自由基(TEMPO)是催化该反应的一类重要催化剂。目前TEMPO应用还存在一些缺点,如催化剂难以回收等。若能克服其现有的缺陷,那么TEMPO催化体系在氧化领域必将有更大的应用前景。本文将4-OH-2,2,6,6-四甲基哌啶-氮氧自由基(4-OH-TEMPO)用氯乙酰氯酯化、再与N-甲基咪唑进行N-烷基化反应,最后用KPF6通过阴离子交换,制备了固载有TEMPO结构单元的咪唑六氟磷酸盐离子液体(TEMPO-IL-PF6),并通过GC-MS、LC-MS分析手段对合成的催化剂及其中间体进行表征。进而将TEMPO-IL-PF6 与 TBN、DPA/CuCl2 分别组成 TEMPO-IL-PF6/TBN 和 TEMPO-IL-PF6/DPA/CuCl2催化体系,在常温常压、空气为氧化剂的条件下,实现了苯甲醇的高效高选择性的催化氧化。此外,TEMPO-IL-PF6可通过简单分液即可回收,回收之后的TEMPO-IL-PF6可多次重复利用。本文的主要研究结果有:首先,考察了 TEMPO-IL-PF6/TBN催化体系对苯甲醇氧化成苯甲醛的催化性能,并优化了反应条件。即在0.10 mol的苯甲醇中加入2.1 g(5 mol%)的TEMPO-IL-PF6、40 mol%TBN、2.0 mL去离子水以及20 mL的乙腈溶剂,常温常压,空气作氧化剂的条件下,该体系对苯甲醇高选择性氧化表现出优良的催化性能和良好的稳定性。在催化体系5次重复使用过程中,苯甲醇的转化率一直维持在95%以上,苯甲醛选择性近100%。另外,本文详细考察了这些催化体系对不同底物:对甲氧基苯甲醇、苯甲醇和对硝基苯甲醇的催化氧化性能,结果表明,催化效果有:对甲氧基苯甲醇>苯甲醇>对硝基苯甲醇。其次,本文还以TEMPO-IL-Cl和硝酸银反应制备了 TEMPO-IL-NO3离子液体。它与稀盐酸组成的TEMPO-IL-NO3/稀盐酸催化体系对苯甲醇的催化氧化同样有着良好的催化性能和稳定性。在催化体系5次重复使用过程中,转化率一直维持在95%以上,选择性大于96%。接着,本文考察了 TEMPO-IL-PF6与过渡金属配合物复配的催化体系的对苯甲醇氧化生成苯甲醛的催化性能,包括过渡金属离子Cu2+、Ni2+、Fe3+,及配体DPA、BBP、BMBP不同组合而成的体系。结果表明,TEMPO-IL-PF6/DPA/CuCl2体系具有最优的催化性能。进而,本文优化了反应条件,结果表明:在0.10 mol的苯甲醇中加入5 mol%TEMPO-IL-PF6催化剂、5 mol%DPA配体和5 mol%CuCl2,常温常压,以空气作氧化剂的条件下反应能得到较好的催化性能和稳定性。在催化体系5次重复使用过程中,苯甲醇的转化率一直维持在80%以上,选择性达96%以上。另外,本文还考察了此催化体系对不同底物:对苯甲醇、对甲氧基苯甲醇和对硝基苯甲醇的催化氧化性能,结果表明,催化效果有:对甲氧基苯甲醇>苯甲醇>对硝基苯甲醇。最后,本文考察了 TEMPO-IL-PF6/DPA/CuI催化体系对苯甲醇氨氧化制备苯甲腈的催化性能。在以氨作氮源,空气作氧化剂,65℃的条件下,催化体系5次重复使用过程中,苯甲醇的转化率大于70%,选择性大于65%。