羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO）知识库

环氧化合物是重要的有机中间体和有机化工原料。尤其是乙烯基环氧乙烷(vinyloxirane，VO)具有独特的分子结构，即一个分子内同时具有端位双键和环氧基团，因此它的化学性质十分活泼。乙烯基环氧乙烷的衍生物涉及到多个领域，由乙烯基环氧乙烷可以制备环丙胺、四氢呋喃等重要的精细化学品。早些年，通过氯醇法，过氧酸化法以及间接氧化(Halcon)法等这几种合成方法生产乙烯基环氧乙烷的能力占全世界总生产能力的绝大部分。但是，随着环保要求和成本控制的日益严格，污染严重的氯醇法、成本较高的间接氧化法、以及受市场制约较大的共氧化法必将被淘汰。近些年来，人们开始有意识的改进乙烯基环氧乙烷的合成方法，以尽量降低成本、减小污染、提高收率和选择性。丁二烯单环氧化工艺具有流程简单、副产物少以及环境友好等优点。丁二烯直接环氧化是乙烯基环氧乙烷生产工艺未来的发展方向。TS-1在以H₂O₂为氧源的一系列有机化合物的氧化反应中具有独特的择形催化功能，且具有反应条件温和，环境友好等优点。
尽管钛硅分子筛TS-1催化丁二烯环氧化合成乙烯基环氧乙烷体系有着显著的优势，但由于环氧化产物收率仍然有待提高，这个反应体系距离工业生产利用仍然有很大差距。如何提高乙烯基环氧乙烷的的产率，是我们需要努力研究的方向。本论文在对比不同制备方法后开发超声浸渍法用于制备不同金属改性的TS-1催化剂；通过探索金属对TS-1修饰作用的一般规律，我们发现前过渡金属Fe、Co、Ni，后过渡金属Cd，以及稀土金属La均能有效提高TS-1在丁二烯环氧化反应中的催化性能；通过各种表征手段以及量子化学计算深入分析不同金属(包括前过渡金属Fe 和Ni，后过渡金属Cd，以及稀土金属La)对TS-1中活性Ti中心、分子筛表面酸性的修饰作用，金属通过活化Ti中心或提高分子筛表面酸性在不同程度上有效提高了乙烯基环氧乙烷的产率和过氧化氢的利用率；研究了不同金属前驱体对TS-1的改性作用差异。金属改性的TS-1为丁二烯环氧化制备乙烯基环氧乙烷开辟了新的高效催化体系。