烯烃C=C键氧化裂解的反应研究
摘要:烯烃的氧化裂解是一种极具研究意义的方法,因为它可以由易得的烯烃合成高价值的含氧官能团。其主要方法为化学法,但都存在有较大的缺点以及问题,而可见光催化氧化的发现,为烯烃氧化裂解提供了一个经济、节能的途径。查阅了相关资料,本文分别论述了近几年烯烃氧化的臭氧氧化法、Wacker法、过氧化氢氧化法、以及光催化氧化。
关键词:化学法;光催化;烯烃氧化
一、文献综述
1.引言
C=C键的氧化裂解是合成化学的基本转变类别,烯烃通过碳碳双键的裂解直接生成有价值的羰基化合物是一个非常重要的反应。烯烃的氧化裂解是一种极具研究意义的方法,因为它可以从廉价且应用广泛的起始原料(烯烃)生成高价值的含氧官能团[1-4]。尤其是,烯烃裂解成相应的羰基产物在天然产物和具有生物活性的化合物合成中有着重要的应用。
目前,有许多方法可用于C=C键的氧化裂解这种转化,其主要方法为化学法,主要有臭氧氧化法、过氧化物氧化法、Wacker反应、过氧化氢氧化法等。然而,化学法都存在较大的缺点以及问题,化学法反应过程存在毒性较大,副产物较多等问题,而光催化的发现则为C=C键的氧化裂解提供了一个经济、节能、环保的途径。
2.臭氧氧化法
烯烃容易被臭氧氧化成臭氧化物,臭氧化物在水溶液中水解(需加Zn粉还原生成的过氧化氢,防止过氧化氢使醛继续氧化)成羰基化物。Hatakeyama等人曾直接用臭氧氧化环戊烯,醛的收率可达50%,但臭氧氧化环戊烯时会产生过氧化物中间体,过氧化物不稳定,受热极易爆炸,必须采用其它措施来降低爆炸的危险性。在上述的基础上Denbestn曾经用硅胶来吸附环戊烯,然后再用臭氧氧化生成戊二醛;Romanowna等用低浓度臭氧(空气作为载气)氧化环戊烯得到戊二醛。Schreiter等采取了较为苛刻的条件(臭氧浓度为6%~8%,-78℃)经过多步操作才得到戊二醛。该类方法虽反应较快,原子利用率高(定量反应),且随着工业臭氧发生器的改进,该法在工业上也得到了一些应用,但不足的是臭氧氧化过程中危险性大、工艺条件苛刻、技术及设备要求很高,且臭氧的发生及处理较为复杂,发生装置昂贵,能耗高,导致生产成本比较高,没有长远的市场竞争力。
