喹啉、吡啶等氮杂芳烃作为各种具有生物活性的化合物的重要结构单元,在药物化学、有机催化以及材料合成等方面多有应用,通过氮杂芳烃苄位C(sp~3)-H键官能化反应可以对喹啉及吡啶进行修饰,从而得到具有不同结构和功能的氮杂芳烃类药物分子,因此该反应得到了有机合成工作者的广泛关注。在目前的合成方法中主要使用过渡金属、Lewis酸以及Br?nsted酸作为催化剂,此外所使用到的反应介质大多为毒性较大的有机溶剂。鉴于此,开发新的绿色合成方法显得十分必要。本论文通过对2-甲基氮杂芳烃苄位C(sp~3)-H官能化反应的研究,开发了三种合成氮杂芳烃衍生物的绿色新方法,主要研究内容如下:(一)猪胃黏膜蛋白酶催化2-甲基氮杂芳烃苄位C(sp~3)-H键的官能化反应:发展了一种酶催化的2-甲基氮杂芳烃苄位C(sp~3)-H与缺电子烯烃的加成反应。以2-甲基喹啉和N-苯基马来酰亚胺为模板反应底物,经过一系列的条件筛选,最终在60℃条件下,DMSO作为溶剂,以20 mg猪胃黏膜蛋白酶催化合成了19种氮杂芳烃衍生物,获得了12%~87%的产率。相对于传统催化剂,该方法中猪胃黏膜蛋白酶不仅在较温和的反应条件下保证了高催化活性,同时也展现出了良好的底物适用性。(二)离子液体水溶液中2-甲基氮杂芳烃苄位C(sp~3)-H键的官能化反应:建立了以离子液体水溶液为溶剂,在不添加催化剂的情况下2-甲基氮杂芳烃苄位C(sp~3)-H键的官能化反应即可进行。在考察了一系列条件对反应的影响之后,确定了以20%离子液体(1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐)水溶液为溶剂,在70℃下反应为最佳反应条件,并对一系列底物进行了拓展,产率在18%~82%之间。与上个体系中以有机溶剂为反应介质所得到的结果相比,该体系在不需要另外添加催化剂的情况下条件更加温和且反应效率更高,最重要的是避免了具有一定毒性的有机溶剂的使用。(三)深共熔溶剂中2-甲基氮杂芳烃苄位C(sp~3)-H键的官能化反应:研究了以深共熔溶剂作溶剂,无催化剂下2-甲基氮杂芳烃与缺电子烯烃间的加成反应。在筛选了一系列条件后,选定在80℃,0.5 mL DES(氯化胆碱/柠檬酸=1∶1)中合成了19种氮杂芳烃衍生物,获得了22%~86%的产率。相对于之前的研究,该方法反应时间更短,产率更高,同时DES可经回收再利用,更符合现今绿色化学的发展趋势。