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近年来随着煤炭、石油储量不断下降、石油价格的急速增长,各国对环境问题的日益关注和重视,纤维素的转化利用被认为是发展可持续能源和绿色化学品的一条有效途径。然而大部分纤维素资源目前未能被有效利用,因此,进一步高效地转化纤维素,从而获得有高附加值的、具有特殊性能的功能精细化工产品已经成为科学家竞相关注和研究的热点。本文以催化氧化降解微晶纤维素制备甲酸和乙醇酸等小分子有机化合物为目的,在NaOH水溶液反应介质中,对金属卟啉催化O2氧化微晶纤维素反应进行了系统研究,考察了各种反应影响因素对反应的影响,初步探讨了碱性条件下金属卟啉催化氧化降解微晶纤维素的反应机理。1、利用GC-MS、HPLC-MS、HPLC等方法对微晶纤维素的氧化产物进行了定性、定量分析。研究发现金属卟啉催化O2氧化微晶纤维素的主要产物为甲酸和乙醇酸,此外还有葡萄糖酸、乳酸、醋酸和乙酰丙酸等产物。同时通过优化色谱条件,建立微晶纤维素氧化产物的HPLC定量分析方法,方法准确性高、重现性好。2、合成了一系列的水溶性和非水溶性金属卟啉催化剂,并对分子氧氧化降解微晶纤维素制备甲酸和乙醇酸反应的催化性能进行了考察,发现TSPPFeCl在该反应体系中催化性能最好。3、系统的考察了反应时间、不同催化剂种类、反应温度、催化剂用量、氧气压力、碱的用量、碱的种类等因素对金属卟啉催化O2氧化降解微晶纤维素制备甲酸和乙醇酸反应的影响,发现优化反应工艺条件为：5 mLNaOH浓度0.5 mol/L,微晶纤维素0.5 g,反应时间6 h,反应温度150℃,TSPPFeCl 1mg, O2压力2 MPa。在该反应条件下,产物总产率为98.20%,乙醇酸的产率为20.06%,甲酸的产率为49.36%。4、在现有的纤维素碱性降解机理和纤维素氧化降解机理的基础上,结合本实验室以前的工作,通过不同反应条件下纤维素表面形态变化的对比、体系可能存在的中间体的检测、金属卟啉对反应中间产物降解作用的对比和反应过程的分步考察等手段,对碱性条件下金属卟啉催化O2氧化微晶纤维素降解的机理作了初步探讨。扫描电镜(SEM)研究发现,NaOH碱性条件下微晶纤维素发生剥皮反应,大分子结晶结构会遭到破坏。通过DMSO和亚甲基蓝等羟基自由基检测法,发现在反应体系中有羟基自由基生成,金属卟啉催化O2氧化纤维素反应中存在自由基反应过程；通过金属卟啉催化氧化纤维素反应中间产物的系统研究,发现金属卟啉的加入使得葡萄糖酸、乳酸、醋酸、乙酰丙酸等中间产物容易被氧气氧化向终端产物甲酸和乙醇酸转化；草酸在体系中极不稳定,很容易转化为甲酸。