基于锡卟啉催化剂仿生催化氧气氧化环己烯的工艺研究

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摘要金属卟啉类物质广泛存在于大自然中，以细胞色素P-450为模型的金属卟啉由于能够有效地活化氧并将氧转移到底物而引起了国内外学者的特殊关注，并且被作为催化剂应用于各种催化氧化反应中。目前，催化氧化反应中运用的卟啉类催化剂大多是人工合成的四苯基卟啉衍生物，催化活性较低，产物选择性较差。相比之下，天然卟啉血红素来源广泛，其结构更接近于天然单加氧酶P-450的辅基，具有更高的催化活性及选择性。本文以氯化血红素为原料，经脱铁、酰化、酯化和络合等反应合成了锡卟啉化合物，并将其作为催化剂应用于催化环己烯的反应之中，考察催化反应工艺中的各个参数对锡卟啉催化活性的影响。64166

毕业论文关键词：金属卟啉，血红素，合成，催化氧化，环己烯

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Synthesis and Biomimetic Catalytic Oxidation of cyclohexene Study on Tin Porphyrin in the Presence of Dioxygen

Abstract

Metalloporphyrins have been widely proved to exist in the nature. As one kind of biomimetic catalysts for cytochrome P-450,they can effectively activate oxygen to transfer to substrates and they are the potential catalysts for the oxidation of hydrocarbon and have been attracting much attention from organic and industrial chemists.At present, the porphyrin catalysts involved in catalytic oxidation reactions, are mostly based on tetraphenyl-porphyrin derivatives, which exhibited low catalytic activity and poor selectivity. Compared with tetraphenyl-porphyrin, the metalloporphyrin derived from shows the superior catalytic activity and its structure is closer to the prosthetic group of natural cytochrome P-450 enzymes

In this paper, metallo-deuteroporphyrin derivatives were prepared from the hemin by several steps, such as demetalation, acylation, esterification and complexation. Their catalytic activity has been studied in the oxidation of cyclohexene with dioxygen as the oxidant. The catalytic parameters have also been investigated in the catalytic process catalyzed by metallo-porphyrins in detail.

Keywords Metalloporphyrin, Heme, Synthesis, Catalytic Oxidation ，Cycloalkene

1 引言 1

1.1 血红素的简介 1

1.2 金属卟啉的合成 3

1.3 金属卟啉化合物的催化烯烃研究概况 6

1.4 本课题研究的目的和意义 7

1.5 本课题研究的内容 8

2 实验部分 9

2.1 实验仪器和试剂 9

2.2 实验内容 9

3 锡卟啉化合物仿生催化氧气氧化环己烯的工艺研究 18

3.1 实验设备 18

3.2 实验方法及产物分析方法 18

3.3 环己烯的催化工艺研究 19

结论 23

致谢 24

参考文献 25

1 引言

1.1 血红素的简介

1.1.1 血红素的性质和来源

血红素是细胞色素P450酶的核心结构，它在自然界中有两种形态，一种是非游离态，主要存在于P450中，另一种是游离态，主要存在于动物的血液中，平常用到的血红素一般都是从动物的血液中提取出来的。血红素是由四个吡咯环和四个亚甲基侨联而成的大π共轭体系，具有高度芳香性，结构十分稳定，吡咯和中位亚甲基带上侧链，再和一分子亚铁配合构成铁卟啉化合物，即为血红素[1,2]，见图1.1。药理实验证明血红素可作为铁强化剂和抗贫血药，且疗效显著，它也可以用作治疗卟啉症的特效药，另外，在食品工业上还可以用作色素。血红素不溶于水但溶于碱性水溶液，溶于酸性丙酮，血红素的衍生物都是在卟啉环的侧链上带上取代基团。血红素的8个β位都带有取代基，4个中位(meso)都不带有取代基，由于它的来源比较广泛，且易于提取，一般可以对其β位的取代基进行改性，改变其结构性质，也可以在4个中位(meso)加上不同的取代基，同时还可以替换卟啉中心不同的金属离子，这些方面的改性都保留了卟啉的母体结构不变，但改变了其性质，拓宽了其应用范围，增强了其应用价值[3,4]。