氧化反应在有机化学品的合成工业中占有极其重要的地位。同时,氧化过程也是导致环境污染最严重的因数之一。传统氧化剂锰和铬的氧化物和盐类的主要缺点是选择性差、需要较苛刻的反应条件、对人和环境有强烈的危害。因此,使用各类绿色氧化剂,如氧气、过氧化氢等,代替传统氧化剂,是实现环境友好的关键技术。Fe（Ⅵ）化合物的研究,是一门新的研究领域——Fe（Ⅵ）化学,Fe（Ⅵ）氧化剂研究是其中的一个重要分支。Fe（Ⅵ）是绿色、无污染、高选择性的强氧化剂,其氧化性能比KMnO₄、O₃和Cl₂还强,可以氧化醇类、含氮化合物、烃类等有机化合物,其氧化性能可以通过改变反应条件如温度、pH、改变溶剂、加入催化剂等进行调解。Fe不同于Cr和Mn,无毒无害的,因为其副产物铁锈不会对人和环境产生不良影响。因而在有机物的氧化方面具有十分重要的应用潜力。Fe（Ⅵ）化合物用于水处理及作为绿色电池材料方面的研究,国内外有很多报道,成为了近几年研究的热点,但其在有机物氧化合成方面的研究甚少。本文研究了氧化剂Fe（Ⅵ）的制备方法,研究了其在不同介质中的溶解度、稳定性及在碱性溶液中的分解动力学;制备了Fe（Ⅳ）化合物,并探讨了Fe（Ⅳ）在碱水溶液中的稳定性和氧化特性。以氧化苯甲醇合成苯甲醛为模型反应,系统研究了在水相、有机相以及两相中Fe（Ⅵ）氧化活性的调控方法,提出了Fe（Ⅵ）在水相和有机相中氧化有机物时的反应机理。本文的研究工作为有机物的绿色氧化合成开辟了一条新的可循之路。 全文的研究分三个专题,下面分别作简要叙述。 1.Fe（Ⅵ）氧化剂的合成及表征 提出了改进的次氯酸盐法,以工业级的氢氧化钾、硝酸铁、氯气等为原料制备了高纯度的初级K₂FeO₄化合物,合成的K₂FeO₄化合物纯度在96～98.5%范围内。借助原子吸收分光光度仪（AAS）、X-射线衍射仪（XRD）、傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）以及扫描电子显微镜（SEM）对所合成的Fe（Ⅵ）化合物进行了表征。结果表明,实验所合成的Fe（Ⅵ）化合物具有两种不同的晶型结构,其分子式为K₂FeO₄,其纯度高,结晶性好。 2.Fe化合物在不同介质中的溶解度和稳定性 （1）) Fe（Ⅵ）化合物在不同介质中的溶解度及稳定性 K₂FeO₄在正己烷、环己烷、苯、甲苯、氯仿等有机溶剂中的溶解度均远小于10^-5mol/L,在碱性水溶液中,溶解度随温度的升高而升高。研究了K₂FeO₄氧化剂在空气和有机溶剂中的稳定性,发现其在空气和有机溶剂中均非常稳定。研究了Fe（Ⅳ）在水溶液中的稳定性,探讨了温度、pH、Fe⁺³以及K₂FeO₄的纯度对K₂FeO₄在水溶液中稳定性的影响。随着温度的升高,K₂FeO₄的稳定性减弱;随pH升高,K₂FeO₄在水溶液中的稳定性增强,Fe³⁺浓度提高和K₂FeO₄纯度降低时,K₂FeO₄在水溶液中的稳定性降低。首次研究了在水溶液中分别加入磷酸二钠、草酸钠和醋酸钠时,K₂FeO₄在水溶液中的稳定性,发现其稳定性变化规律是磷酸三钠<草酸钠<pH=11.5水溶液<醋酸钠。发现醋酸钠可显著提高K₂FeO₄稳定性,醋酸钠浓度越高,K₂FeO₄的稳定性越好。提出了K₂FeO₄在碱性溶液中的分解过程满足一级反应动力学规律,分解反应的活化能E=41.06kJ/mol,频率因子A=2.597×10⁶。 （2） Fe（Ⅳ）化合物的制备及稳定性 实验室内制备了Fe（Ⅳ）,并研究了Fe（Ⅳ）的稳定性及氧化特性,发现Fe（Ⅳ）相当稳定,氧化能力比Fe（Ⅵ）弱,醋酸钠可显著提高Fe（Ⅳ）在水溶液中的稳定性。 3.绿色有机氧化合成技术 （1） 水相中的反应 最佳反应条件是pH=11.5的氢氧化钠水溶液作溶剂、反应温度T=18℃、反应时间t=4min、K₂FeO₄