实现碳氢化合物选择性氧化,是化学工作者们长期以来一直追求的目标。金属铜良好的得失电子能力,在催化氧化领域得到了广泛应用。本论文第一章对以铜为活性中心的氧化酶及对这些活性中心的模拟研究进行了介绍。论文也综述了最近几年铜催化下氧气参与的氧化反应的研究进展。(1)第二章发展了一种新型的双铜催化剂催化氧气氧化N,N-二甲基苯胺类化合物合成N-甲酰胺类化合物的新方法。通过催化剂、配体的考察,添加剂和溶剂的筛选,找到了一种简单、高效合成N-甲基甲酰胺类化合物的方法,同时合成了一种高效高催化活性的双核水杨酸铜催化剂。该方法底物适用性好,尤其对于缺电子底物有更好的适用性和产物选择性。反应温度低,氧气无需高压,反应后处理简单,易于操作。(2)第三章研究了双核水杨酸铜和VB1(N-杂环卡宾前体)相结合共同催化的氧化反应。该反应利用廉价双核水杨酸铜和VB1作为催化剂,氧气作为氧化剂实现了 N-芳基四氢异喹啉化合物的酰胺化反应。通过机理研究,该方法通过铜催化剂将底物转化为亚胺盐,亚胺盐再进一步被N-杂环卡宾和氧气催化氧化生成酰胺类产物。本方法是首次以N-杂环卡宾作为催化剂将亚胺盐转化为酰胺。从反应催化剂,溶剂,添加剂等方面全面考察了反应,最后优化出最佳反应条件。考察了反应底物适用性,底物范围非常广泛。同时将该方法成功应用到于一种雌激素受体调节剂中间体合成中。(3)第四章研究了以N-苯基四氢异喹啉和4-羟基香豆素为偶联试剂,在双核水杨酸铜催化氧气氧化实现交叉脱氢偶联反应。考察了不同的溶剂以及反应时间、温度等方面,最终优化出最佳反应条件,使得该反应可以高效高产率得到偶联产物。对于该双核水杨酸铜催化剂与氧气结合的氧化体系做了深入的机理研究,并通过与之前文献报道的简单单核铜盐氧化体系的比较,提出了新的催化机理。该反应底物适用性强,反应条件温和,产物在药物化学和有机合成中具有重要用途。该反应为构筑新的碳碳、碳氮和碳磷键提供了良好思路。(4)第五章研究了双核水杨酸铜催化氧气氧化烯烃氧化断键反应。从氧化剂,催化剂,溶剂等方面全面考察了这一反应,最后优化出最佳反应条件。考察了反应底物适用性,各种取代的末端芳香烯烃均具有良好的适用性,底物范围非常广泛。该反应解决了以往烯烃氧化断键时需要强氧化性和高危险性的氧化剂,高温、高压(氧气压力)的反应条件,所用的催化剂廉价且易得,具有一定实用性。