过渡金属催化剂已经广泛应用于各类有机合成及高分子合成中,其中钯催化剂以其卓越的催化性能在过渡金属催化中具有独特的地位。但是传统的钯催化体系中需要使用过量、有毒的有机膦配体,且催化剂用量较大,反应条件比较苛刻。含氮配体在替代磷配体研究中居于非常重要的地位,近几年的探索研究表明,钯含氮配合物催化剂在羰化反应中具有极好的催化活性和选择性,已然成为催化化学研究热点。众所周知,尽管钯配合物催化剂对很多羰化反应活性高,但存在一个普遍性的困难在于如何在反应过程中稳定催化循环中产生的Pd0活性物种。尽管有些情况下使用的催化剂前体是PdⅡ,但在CO还原性气氛下反应过程中PdⅡ会原位还原成Pd0活性物种,而Pd0易于进入反应溶液中流失掉。Pd0在反应体系中可逆的溶解—再沉淀过程会致使Pd0物种的积聚,形成的大颗粒金属钯沉淀,降低了金属催化剂分散度和比表面而导致其失活。均相催化剂的负载传统方法有很多,如吸附、接枝、包埋等方法。但这些方法存在明显问题,如吸附法负载的均相催化剂与载体的结合不牢固,在反应中活性物种易流失到反应溶液中；而采用接枝的方法负载的均相催化剂,虽然金属配合物与载体结合牢固,但是固载化的同时大大束缚催化剂分子的自由活动性,降低了催化活性。因此,从科学研究和工业应用来说,有必要研究均相催化剂固载化的新方法以保护Pd0活性物种,达到多相钯催化剂的高活性和多次循环套用。本论文深入探讨了钯含氮配合物及其固载化催化剂在羰化反应中的应用。首先,探索了三甲胺羰化合成N,N-二甲基乙酰胺的高效钯催化体系,考察了影响反应的各种因素,筛选出高效且稳定的均相钯含氮配合物催化剂。通过对卤化物助剂的筛选,发现Me4NI的助催化效果最好。通过分析研究结果和文献调研,认为Me4NI的重要作用有可能表现为两个方面：一是通过在钯纳米颗粒表面形成双电层,提高了钯催化剂在高温反应条件下稳定性；二是在反应条件下分解产生CH3I,羰化得到更加活泼的乙酰碘,通过乙酰碘与三甲胺的反应活化三甲胺的惰性C(sp3)-N键,实现了叔胺的羰化。该方法为惰性C(sp3)-N键的活化提供了一种新的可能,开发了一条通过叔胺羰化合成酰胺化合物的新途径。为提高钯催化剂活性和寿命,以“瓶中造船”技术,将钯含氮配合物负载于Y型分子筛超笼内,并通过IR, UV-Vis、N2吸脱附、TG/DTA、XRD、AAS、XPS等技术对其进行了表征。以芳碘胺羰化反应合成酰胺作为模型反应,探讨了Y型分子筛封装钯含氮配合物负载型催化剂的催化活性。结果表明,Y型分子筛封装1,10-邻菲咯啉氯化钯(PdCl2(phen)@Y)在温和条件下可以高效催化14种芳碘与直链或支链的脂肪族或芳香族伯、仲胺发生胺羰化反应,相应酰胺产物收率为71-93%,TOF可达139h-1。进一步考察了PdCl2(phen)@Y在芳碘胺羰化反应中的循环套用活性。结果显示,该催化剂可以循环套用至少16次,各轮反应中,碘苯均完全转化,N,N--"乙基苯甲酰胺的平均收率达到97%,16次循环的总转化数(TON)为2250mmol N,N-二乙基苯甲酰胺/mmol Pd,此结果为文献所见报道的最好套用活性。为了进一步理解多相催化剂的稳定性的内在原因,利用AAS, XPS和UV-Vis对循环套用前后PdCl2(phen)@Y进行表征。结果显示,在套用过程中钯始终与配体以配位的方式被封装于Y型分子筛超笼内,Y型分子筛分离的超笼结构和纳米级的入口笼径,以及邻菲咯啉配体对钯强烈的螯合配位能力,有效阻止了钯配合物向笼外的迁移和流失,进而提高了催化剂的稳定性。为了进一步拓展钯含氮配合物固载化催化剂在羰化反应中的应用范围,探讨了PdCl2(phen)@Y对芳碘氢酯基化和酚酯基化反应的催化性能。实验表明,该催化剂可以在温和条件下高效催化23种芳碘与伯、仲醇或酚的氢酯基化和酚酯基化反应,相应羧酸酯产物收率为40-98%。为了进一步理解Y型分子筛独特的纳米限域结构对钯催化剂活性和稳定性的影响,通过Y型分子筛表面吸附或聚苯乙烯树脂接枝两种方法担载1,10-邻菲咯啉氯化钯配合物,并将这两种固载化催化剂与PdCl2(phen)@Y在芳碘氢酯基化的催化活性进行比较,发现限域型的PdCl2(phen)@Y优势明显,主要是因为独特的纳米超笼结构有效阻止了钯配合物的迁移和流失,提高了催化剂的稳定性。