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碳-碳键(C-C)和碳-杂键(C-X)的构建是有机化学的核心内容。而最近数十年迅猛发展的碳氢键(C-H)活化和多米诺(domino)反应既为碳-碳键和碳-杂键的构筑提供了更丰富的途径,也很好地回应了社会和业界对有机合成化学原子经济性和绿色的诉求。我们以绿色化学为视角,以小环化合物合成为切入点,以Heck-type反应/C-H活化组合的多米诺反应为工具,以溴代烃、降冰片烯和Pd(OAc)2/PPh3催化体系为载体,展开了本博士论文的理论探究、路线设计和合成实践。本论文主要包括以下四部分内容：一、零价钯催化的C(sp2)-H活化亚甲基环丙烷化、甲基环丙烷化我们发展了Pd0催化的Heck反应/C(sp2)-H活化组合的多米诺亚甲基环丙烷化和甲基环丙烷化反应。在Pd(OAc)2/PPh3催化下,甲苯作溶剂,110℃时,β-澳代苯乙烯与降冰片烯衍生物发生Heck反应,由于降冰片烯的刚性阻碍其β-H消除,故形成的降冰片烯钯配合物倾向于发生C-H活化,苯环和乙烯基双键上的C(sp2)-H都有被活化的可能,但在我们的反应条件下,C(sp2)-H活化区域选择性地发生在乙烯基双键上,然后在碳酸钾存在下,γ-H消除产生亚甲基环丙烷化合物。实验表明,芳烃、杂芳烃、烷烃乙烯基溴化物以及顺、反乙烯基溴化物皆适用于本反应。芳环上的给电子基有利于产物的收率,邻位取代基显示了它的空间位阻效应,使得产率降低。烷烃乙烯基溴化物反应时,最后的还原消除没有发生在γ-H,而是δ-H。当我们优化反应条件以期得到更好的产率时,我们发现在甲醇钠用作碱时,反应并未发生y-H消除,而是环丙烷基钯配合物攫取反应体系中的质子形成甲基环丙烷化合物,这是一个意外且从未有人报道的实验现象。我们运用同位素示踪实验对其机理进行了初步探究,氘代甲苯和氘代甲醇被分别用于实验,发现质子来源于体系中的甲醇。氘代甲苯用作溶剂时,未得到氘代产物。二、零价钯催化的C(sp2)-H活化二亚甲基环丁烷化我们发展了Pd0催化的Heck反应/C(sp2)-H活化/Heck反应/C(sp2)-H活化组合的多米诺亚甲基环丁烷化反应。在Pd(OAc)2/PPh3催化下,甲苯作溶剂,110℃时,(Z)-β-溴代苯乙烯与降冰片烯衍生物发生Heck反应后,在碳酸铯存在下,形成的降冰片烯钯配合物引发双键上的C(sp2)-H活化,产生环钯丁烷配合物。环钯丁烷配合物随后被另一分子的乙烯基溴化物氧化,形成PdⅣ的环钯丁烷配合物,其选择性消除后再发生分子内双键的C(sp2)-H活化形成环外二亚甲基五元钯环,还原消除得到二亚甲基环丁烷化合物。在这个反应中,芳环上带有吸电子取代基的溴化物的反应产率更高,这可能是PdⅡ配合物对缺电子(Z)-β-溴代苯乙烯的第二次氧化加成比富电子苯乙烯更容易,而这一步骤对反应有决定性影响三、零价钯催化的C(sp3)-H活化环丙烷化反应我们发展了Pd0催化的Heck反应/C(sp3)-H活化组合的多米诺环丙烷化反应合成苯基环丙烷化合物。在Pd(OAc)2/PPh3催化下,甲苯作溶剂,100℃时,澳化苄与降冰片烯书生物发生Heck反应后,降冰片烯的刚性阻碍降冰片烯钯配合物的β-H消除,形成的降冰片烯钯配合物有引发苯环的C(sp2)-H活化或亚甲基上的C(sp3)-H活化两种倾向,由于两种不同活化方式形成的过渡态不同,能量有明显差异,导致选择性地发生亚甲基上的C(sp3)-H活化,从而生成环丙烷化合物。DFT计算研究证明降冰片烯钯配合物发生C(sp3)-H活化比C(sp2)-H活化的过渡态在能量上有较大优势,故反应在该反应条件下发生C(sp3)-H活化。四、零价钯催化的C(sp2)-H活化烯炔化反应我们发展了Pd0催化的Heck反应/C(sp2)-H活化/Heck反应组合的多米诺烯炔化。在Pd(OAc)2/PPh催化下,DMF用作溶剂,110℃时,(Z)-β-溴代苯乙烯与降冰片烯衍生物发生Heck-type反应生成降冰片烯钯配合物,形成的降冰片烯钯配合物未能发生β-H消除而是在碳酸铯存在下引发乙烯基双键上的C(sp2)-H活化,产生环钯戊烷配合物。环钯戊烷配合物随后被另一分子的乙烯基溴化物氧化,形成PdⅣ的环钯戊烷配合物,随后发生连续两次还原消除形成炔键,同时再生Pd催化剂。