众所周知,化学工业的不合理发展是导致全球环境污染日益加剧的主因之一,使得绿色化学迅速成长为化工行业未来发展的基础和方向,越来越受到各国政府、企业和学术界的重视。近三十年来,伴随着绿色化学的快速发展,具有廉价易得、绿色环保、易于生物降解等优点的非金属促进剂作为合成方法学的新试剂,不仅普遍用于氧化、重排、环加成及碳-氢键的直接官能团化等反应中,在药物、化工中间体以及天然产物的全合成中也得到了非常广泛的应用。卤素作为非金属促进剂的一个重要分支,尤其是N-卤代琥珀酰亚胺、单质碘及TBAI等基本化工原料,具有反应活性高、廉价易得、低毒安全、性质稳定、环境友好等优点,完全符合绿色化学的要求,所以逐渐成为化学工业最理想的过渡金属促进剂的替代品之一。然而,目前卤素参与的反应类型仍然有很大的局限性,尤其是在高效、经济的C-H键直接官能团化及“一锅法”反应中的应用更是不多见,而能用于工业化生产的更是少之又少。因此,新型的卤素参与的C-H官能团化及“一锅法”反应,特别是构建碳-杂键或含氮杂环化合物的反应仍需要作更深入的拓展。本文基于绿色化学的理念,以廉价易得的化工原料为底物,开发了简单、高效的卤素促进的构建C-N及C-S键的反应,实现了一系列具有潜在生物活性的3-硫醚吲哚类和2,3-双硫醚吲哚类化合物、3-硫氰基咪唑并吡啶类化合物和1H-呲唑类化合物的合成,并开展了相关的机理研究。(1)成功构建了一个简单、温和、高效的氧化脱氢的I2/TBHP体系,实现了吲哚C(sp2)-H的选择性官能团化反应,成功构建了新的C-S键。通过控制硫酚、催化剂及氧化剂的用量,不仅适用于吲哚的3-位硫醚化(最高达94%收率),还可以实现2,3-位双硫醚化(最高达89%收率)(2)以咪唑并吡啶为底物,NCS为氧化剂实现了3-硫氰基化反应(最高达96%收率)。另外,以α-溴代芳基乙酮和2-氨基吡(嘧)啶和噻唑为底物,采用温和、高效的“一锅法”策略,最终实现了3-硫氰基咪唑并吡啶类化合物的高效合成,拓展了这类C(sp2)-H官能团化形成C-S键的类型(最高达90%收率)。(3)利用α,β-不饱和羰基化合物为底物,对甲苯磺酰肼作为氮源,仅在2mol% I2的催化下,成功构建了两根C-N键,合成了一系列具有潜在生物活性的1H-呲唑类化合物,进一步拓展了磺酰肼类化合物的应用范围及反应类型(最高达96%收率)。