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甲苯氧化是一个非常重要的化学工业反应。其氧化产物苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸广泛应用于医药、食品、香料、树脂、纤维等工业。醋酸钴催化甲苯氧化存在产物脱羧严重,产物中主要为苯甲酸而苯甲醛和苯甲醇选择性比较低等缺点;金属卟啉催化甲苯氧化则存在温度要求高,反应的活性低等缺点。本文以无溶剂,无溴化物做引发剂条件下氧化甲苯同时制备苯甲醛、苯甲醇、苯甲酸为目的,分别以醋酸钴和醋酸钴/金属卟啉为催化剂,系统的研究了不同因素对甲苯氧化的影响。实验结果表明当醋酸钴/金属卟啉复合催化下,当反应条件适当时,反应的转化率较单独使用醋酸钴时明显提高,而且苯甲醛,苯甲醇和苯甲酸的收率均有明显提高,表现出明显的复合催化效应。本文的主要工作如下:1、为了满足实验研究过程中快速、准确监测甲苯氧化产物中苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸的浓度的要求,我们建立了气相色谱内标法测定其含量,得到其优化后的色谱条件。该方法样品不需预处理,加入内标并用丙酮和冰醋酸溶解后即可直接进样分析,分析时间不到12min,重现性好,准确可靠。2、以醋酸钴为催化剂,研究了反应温度、醋酸钴用量、氧气压力对反应的影响。在醋酸钴催化体系中加入少量的反应产物苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸,结合实验现象和文献机理讨论了不同产物对甲苯氧化过程的影响。3、选取不同的金属卟啉作催化剂,比较了它们在甲苯氧化中的催化活性,各金属卟啉的催化活性顺序为:T(p-Cl)PPMnCl>T(p-Cl)PPFeCl >T(p-Cl)PPCu>T(p-Cl)PPCo。同时使用上述卟啉和醋酸钴复合催化,选择了复合作用最好的T(p-Cl)PPMnCl为复合催化剂。以Co(OAc)2/T(p-Cl)PPMnCl为催化剂,研究了反应温度、醋酸钴和锰卟啉用量、氧气压力对反应的影响。实验结果揭示在反应温度低于180℃,醋酸钴质量浓度高于4000ppm时,锰卟啉的加入可以有效的提高反应的转化率和主要产物的收率。4.比较了Co(OAc)2/T(p-Cl)PPMnCl复合催化体系与Co-Mn盐催化体系的特点。同时比较了单独使用醋酸钴体系和复合催化体系在产物分布和产物浓度随时间变化规律的不同。5、在机理讨论部分,介绍了醋酸钴和金属卟啉分别催化氧化的机理,结合实验工作和文献工作,探讨了醋酸钴和金属卟啉复合催化的机理。同时对影响反应不同因素的机理进行了分析。