醇氧化成羰基化合物是一类重要的化学反应,在医药、农业以及精细化工领域广泛应用。传统的醇氧化反应中涉及的氧化剂一般为含Cr(Ⅵ)或Mn(Ⅶ)的化合物,高价碘化合物以及亚砜等,这些氧化剂有毒性,会对环境造成污染。随着环境问题的日益加剧,化学家们越来越追求“绿色化学”。因此,采用无毒的氧化剂,比如:H2O2或分子氧(O2),替代传统的有毒氧化剂非常有意义。然而,在无共溶剂的条件下,大多数有机底物与双氧水或氧气将形成油-水或油-气等两相体系,而开发两相体系中的多相催化剂是绿色化学中的一个重要课题。多金属氧酸盐(POMs)因其独特的酸性和氧化还原性被用于H2O2氧化各种醇的反应中。POMs的强水溶性使其可以作为均相催化剂,并在该体系中体现出高效的催化活性。但是,这也导致了 POMs从体系中很难进行回收,不适用于工业生产。为了可以对POMs进行回收,我们采用类水滑石(LDH)作载体,将POM阴离子簇通过离子交换分布到LDH的层间,制成了插层型Mg3Al-POM LDH和Mg2AlNi-POM LDH。并将这些材料作为催化剂应用到H2O2氧化环己醇的反应中。结果表明,所制备的催化剂不仅可以有效的催化环己醇的氧化,而且可以从体系中进行回收并循环使用。且催化剂的活性随着Ni含量的增加与Mg含量的减少而增强。尽管上述的POM-LDH成功将POM多相化。但是,当其应用于两相体系中时,容易把两相体系进一步转变成更复杂的三相体系(即:油-水-固或油-气-固),限制了反应物和催化剂之间的有效接触。为了实现多相体系中催化剂与反应物的有效接触,本论文采用以多金属氧酸盐(POMs)为具有催化活性的无机亲水部分,通过共价键链接疏水有机链段,最终形成了兼具界面活性和催化活性的POMs杂化分子。首先,我们将制成的杂化分子作为催化剂,引入环己醇/H2O2水溶液的混合体系。证实了所设计的催化剂具有界面活性,可以将醇/H2O2水溶液两相体系乳化,形成的乳液具有很高的稳定性。并在环境温度条件下,系统地研究了该催化剂对环己醇氧化反应的催化性能和催化机理。实验结果表明,乳液体系可以显著增加醇/H2O2多相体系的相界面,这是造成该催化剂的催化活性明显高于均相POM的主要原因。此外,升高温度将使有机杂化POMs发生团聚,从而实现乳液破乳和催化剂分离。该体系为乳液催化剂在工业生产方面的应用提供了参考意义。同时,我们将上述所提到的杂化分子引入醇/O2体系,发现该杂化分子不仅可以改变水-油的界面张力,还可以改变有机物的表面张力,使其可能转变成不稳定的泡沫体系。通过对催化剂在泡沫体系中的催化性能和机理的研究,发现泡沫体系可以实现反应物与催化剂在界面处的直接接触,也为体系创造了更多的反应界面,增加了催化剂和氧气的整体浓度,造成杂化分子的催化活性要高于传统的多相催化剂。泡沫体系为气体参与的有机合成反应提供了一个新的思路。