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醇类选择性氧化为相应醛、酮化合物的官能团转化,无论在有机合成化学还是工业生产中均有重要应用,但传统的工业生产中多使用化学计量的高价态金属氧化物(如KMnO4、CrO3等),氧化条件往往比较苛刻且会产生大量的有机废弃物。2,2,6,6-四甲基哌啶-氮氧自由基(TEMPO)作为一种温和、高效的催化剂,但在氧化反应中回收TEMPO催化剂是一个难题。本论文研究以活性炭、氧化石墨烯、离子液体为键合基质,通过化学固载4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-氮氧自由基(4-OH-TEMPO)来构建新的醇催化氧化体系,在常温、常压空气条件下实现对醇的选择性氧化,同时简化后处理难度并实现TEMPO催化剂循环利用。首先,本论文以吸附性能优异的活性炭(Activated Carbon)为键合基质,经过酸化处理后在活性炭表面产生含氧官能团,主要利用活性炭表面羧基与4-OH-TEMPO发生酯化反应,实现其化学键合而制备出AC-TEMPO催化剂。利用活性炭的吸附性将NOx吸附到活性炭孔道中,创造性地构建了AC-TEMPO/NOx双组分催化氧化体系。通过红外光谱、元素分析、热重分析、激光显微拉曼、电子扫描电镜以及电子顺磁共振多种分析手段对催化剂进行表征,4-OH-TEMPO的固载量达到了1.011 mmol/g催化剂。利用该催化体系对17种典型的醇底物在常温常压空气中进行氧化反应,该催化体系在3 h内即可实现大多数芳香醇99%以上高效氧化,且后处理简单易操作。回收的AC-TEMPO催化剂经过10次氧化循环反应,苯甲醇的转化率均维持在88%以上。其次,由石墨经过改进版Hummers法处理得到的氧化石墨烯(GO),以氧化石墨烯为键合基质,经酰化处理后将4-OH-TEMPO固载到氧化石墨烯表面,制备出GO-TEMPO催化剂,同时以亚硝酸特丁酯(TBN)为氮源,构建出GO-TEMPO/TBN双组分催化氧化体系。针对该催化体系确定了最佳氧化条件:即在1 mmol苯甲醇底物中分别加入0.2 g GO-TEMPO催化剂、20 mol%TBN、0.1 g去离子水,溶解于8 ml乙腈溶剂中,在常温常压下以空气为氧化剂进行反应。在最佳条件下,利用该催化体系对14种常见醇底物进行氧化,可实现大部分芳香醇99%以上选择性地氧化为醛酮化合物。最后,通过氯乙酰氯将4-OH-TEMPO与N-甲基咪唑反应得到IL-TEMPO-Cl离子液体,经沉淀反应将阴离子转化为或,实现TEMPO与氮源的有机结合,首次制备出IL-TEMPO-NO3和IL-TEMPO-NO2单组分催化剂,并利用红外光谱、高分辨质谱、阴离子色谱对该催化剂进行表征,结合GC、GC-MS对反应过程及氧化产物进行检测。该催化剂在常温常压下,以空气为氧化剂在3 h内实现了苯甲醇99%以上的高效氧化。氧化反应结束后体系经过分液即可实现氧化产物和离子液体型催化剂的分离,将回收的催化剂经过五次氧化循环反应,催化剂仍保持高效氧化能力,且回收率达到95%以上。