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芳基氰化物和联杂芳基类化合物在很多化学领域都有着重要的作用。它们在有机合成化学中都是作用多样的中间体,是很多复杂化合物的结构单元,在实验室以及工业中的许多医药化合物、农药、新型材料、染料、天然产物的合成生产上都有着广泛的应用。基于这两类化合物的高价值,它们的制备在化学合成领域已经吸引了越来越多的关注。但是,传统的合成的方法都存在着反应条件苛刻、时间长、副产物多、不可避免的安全和环境问题等明显缺点。因此,迫切需要探索和发展一条更经济、便捷、有效、绿色的合成这些化合物的方法。 众所周知,太阳光能在自然界中有着丰富的储量,且使用方便,具有巨大的应用潜力,因此可见光催化正在成为绿色有机合成化学领域一个重要的工具。利用可见光催化化学反应从上世纪七十年代就开始引起人们的研究兴趣。而且,最近几年取得了惊人的进步,各种化学反应被巧妙地设计为可见光催化过程。基于上述研究目的和绿色化学的理念,在可见光催化条件下进行这些化合物的合成,将会是一个有意义的重大突破。 在本文的研究中,使用制备并表征过的一种二氧化铈载体负载钯纳米粒子(3wt% Pd/CeO2)作为光催化剂,用量为100mg。以无毒K4[Fe(CN)6]·3H2O为氰源,NaOAc为碱,反应溶剂为DMF/i-PrOH(7∶1)混合溶剂,在可见光照射条件下于55℃温度下反应12h,高选择性地驱动了一系列芳基碘化物的氰基化反应。通过多种反应条件的优化实验,得到了在光催化条件下进行芳基碘化物的氰基化反应的最优反应条件。对于所选取的21种芳基碘化物,都得到了很好的反应产率和选择性。 另外,在本文的研究中,还报道了一种高效的芳基卤化物和溴代杂环参与的光催化不对称交叉偶联反应的方法。反应依然使用3wt% Pd/CeO2作为光催化剂,用量为80mg; K3PO4为碱,DMA为溶剂,反应温度为60℃,在可见光照射条件下高选择性地实现了一系列芳基卤化物和2-乙酰基-5-溴噻吩的芳基化反应以及对碘苯甲酸甲酯和一系列溴代杂环化合物的不对称交叉偶联反应,合成得到了一系列联杂芳基化合物。通过多种反应条件的优化实验,得到了在光催化条件下进行不对称交叉偶联反应的最优反应条件。对于选取了17种芳基卤化物参与的2-乙酰基-5-溴噻吩的芳基化反应和14种溴代杂环化合物参与的不对称交叉偶联反应,都得到了很好的反应产率和选择性。 在本文的光催化有机反应的实验研究中,当可见光照射强度增加时,所有反应的产率随之增加,反应温度增加时,反应的产率也随之提高,表明光强和温度都是影响光催化有机反应的重要因素。而且,在本文的所有实验中,3wt% Pd/CeO2光催化剂都表现出了很好的官能团的耐受性和重复利用性,在循环使用5次之后,对有机反应的催化活性仅有少量的损失。