摘要：本课题以过氧化氢为氧化剂探究了对甲基苯乙烯制备对甲基苯甲醛的合成路线。通过水热合成法制取了钼酸钴等催化剂，并进行了XRD表征。初期通过催化氧化苯乙烯，确定了CoMoO4有较好的催化性能。进一步用于氧化4-甲基苯乙烯，得到反应优化条件为：70℃、1 mmol 4-甲基苯乙烯、5 mL乙腈、0.05 g CoMoO4、3 mmol双氧水，对甲基苯乙烯的转化率高达92.3%，同时对甲基苯甲醛的产率也能达到74.6%，CoMoO4在回收4次后，仍有较好催化性能。反应机理探究中发现反应体系中活性物质为钼钴氢过氧化物。此优化条件同样适用于4-氯苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯的氧化。

关键词  对甲基苯乙烯  过氧化氢  催化氧化  钼酸钴  

毕业设计说明书外文摘要

Title  Study on Oxidation of 4-Methylstyrene by Hydrogen Peroxide

Abstract：In this paper, the synthesis route of 4-methylstyrene to 4-methylbenzaldehyde was explored with hydrogen peroxide as oxidant. The catalysts, such as cobalt molybdate, were prepared by hydrothermal method and were characterized by XRD.  At the beginning, CoMoO4 was found to have a better catalytic performance by catalytic oxidation of styrene. And CoMoO4 was further used to oxidize 4-methylstyrene. Reaction optimization conditions were as follows： 70℃, 1 mmol 4-methylstyrene, 5 mL acetonitrile, 0.05 g CoMoO4，3 mmol H2O2. Under this condition， the conversion rate of 4-methylstyrene was 92.3%, and the yield rate of 4-methylbenzaldehyde reached 74.6%. After CoMoO4 was recycled 4 times, it still remained a good catalytic performance. The mechanism of the reaction was examined， and the active substance was molybdenum-cobalt hydroperoxide in the reaction system. The optimization conditions can also be applied to the oxidation of 4-chlorostyrene and 4-tert-butylstyrene.

Keywords  4-Methylstyrene  Hydrogen Peroxide  Catalytic oxidation  Cobalt molybdate

目   次

1  绪论 1

1.1  课题背景 1

1.2  原料和目标产物的介绍 1

1.2.1  对甲基苯乙烯的性质及用途 1

1.2.2  对甲基苯甲醛的性质及用途 1

1.3  国内外研究现状 2

1.3.1  氧化剂 2

1.3.2  催化剂 3

1.4  研究内容以及方法 5

1.5  本课题研究意义 5

2  实验部分 7

2.1  实验药品 7

2.2  实验仪器 7

2.3  催化剂的制备与表征 8

2.3.1  催化剂的制备（以钼酸钴为例） 8

2.3.2  钼酸盐催化剂的表征（XRD） 8

2.4  4-甲基苯乙烯制备4-甲基苯甲醛的实验方案 9

3  苯乙烯制备苯甲醛的探究 10

3.1  催化剂性能对比实验 10

3.2  苯甲醛核磁数据 10

4  4-甲基苯乙烯制备4-甲基苯甲醛的优化实验 12

4.1  反应温度对4-甲基苯乙烯氧化过程的影响 12

4.2  过氧化氢剂量的影响 13

4.3  催化剂用量的影响 13

4.4  溶剂选择对反应的影响 14

4.5  酸碱对反应的影响 15

4.6  催化剂的重复利用测试 15

4.7  对甲基苯甲醛核磁数据 16

4.8  底物的拓展 18

4.8.1  底物拓展实验 18

4.8.2  4-氯苯甲醛、4-叔丁基苯甲醛核磁数据 18

5   反应机理的探究 21

结论 22

致谢 23

参考文献 24

1  绪论

1.1  课题背景

在石化产业同精细化工的蓬勃进展的大环境之下，催化氧化也越发成为了化工行业的主干技术，与此同时这也较为符合当下绿色化学进步的要求，其产品除化工行业外也有着丰富的应用。催化氧化法是对传统化学氧化法的改良乃至提升，在其的研究进展过程之中逐渐地产生4个分支：（1）在高温高压状态下湿式催化研究、（2）在紫外光照射和光敏材料辅助下的光催化研究、（3）在可溶的催化活性物质辅助下的均相催化研究、（4）固体触媒辅助下的多相催化研究[1]。从定义上讲，催化氧化被定义为特殊的压强和温度状态时，以金属Cu、Co、Mo等作为活性触媒，再和氧化剂（包含空气、臭氧、氧气等）作用。它们都能加速氧化剂的分解，从而促进底物和氧化剂之间的化学作用。甚至能对一部分强氧化剂产生影响，有利于触媒发生链式反应，然后生成强氧化性的基团或离子，最后进攻底物。即催化氧化也是一种能够使有机物官能团进行转化的重要的反应。因此催化氧化法成为化学化工生产中一项必不可少的核心技术。它能够有效地提高反应速率、减少反应时间。一般情况下运用了催化氧化的工艺流程并不复杂、投资门槛低、操作容易、后续营运费少、设备维护便利、生产状态趋于平稳。