酮和酯类化合物不仅在自然界中广泛存在,而且在制药和精细化工等领域具有重要的研究和应用价值。另一方面,基于自由基机理的C–H键官能化反应因具有无需对底物进行预活化和原子经济性高等优点,已逐渐成为现代有机合成的常用策略和手段之一。基于以上背景,本论文研究了一些基于自由基机理的C–H键官能化反应,并利用这些反应为酮的α-位烷基化以及2-氨基二苯甲酮和酯类化合物的合成提供了简便、高效的新方法,论文的具体内容主要包括以下几个部分:第一部分:简要综述了酮的α-位烷基化以及2-氨基二苯甲酮和酯类化合物合成方法的研究现状,并对这些方法作了简单类比和总结。第二部分:研究并发现了一种酮的α-位烷基化新方法。研究表明,含有α-氢的酮可在过氧化物的促进下与环烷烃发生交叉脱氢偶联反应,生成相应的α-环烷基取代酮类产物。机理研究结果表明,α-位环烷基化酮类产物的生成可能经历了酮羰基α-位自由基和环烷基自由基的原位生成以及它们之间的交叉偶联反应。值得强调的是,该反应的完成无需借助任何金属催化剂和酸、碱等促进剂。因此,这一新的酮α-位烷基化方法具有原料价廉易得、原子经济性好、副产物少、环境负担小等优势。第三部分:研究并建立了一种合成2-氨基二苯甲酮类化合物的新方法。研究表明,在二价钯的催化下,苯胺可与亚硝酸叔丁酯及α-氧代羧酸发生一锅三组分串联反应并区域选择性地生成N-亚硝基-2-氨基二苯甲酮类化合物,用铁粉和氯化胺直接处理该体系,可以有效去除N-亚硝基-2-氨基二苯甲酮类化合物中的亚硝基,从而实现了从简单原料出发的2-氨基二苯甲酮类化合物的一锅法合成。机理研究结果表明,N-亚硝基-2-氨基二苯甲酮类化合物的生成可能首先经过了苯胺的N-亚硝基化。随后,原位生成的N-亚硝基苯胺在N-亚硝基的导向和活化作用下发生区域选择性酰基化生成相应产物。在该过程中,亚硝酸叔丁酯起到了亚硝化试剂和氧化剂的双重作用,而α-氧代羧酸则被用作一种温和且绿色的酰基化试剂。值得强调的是,该一锅串联反应过程中不需要分离和纯化任何中间体,具有起始原料简单、操作方便、效率高等特点。第四部分:研究并建立了一种制备酯类化合物的新方法。研究表明,醛和卤代烃可在过氧化物促进下发生氧化-缩合串联反应,从而高效生成相应的酯类化合物。值得强调的是,该合成方法底物适用范围广,适用于芳醛、伯卤代烃等底物,也适用于脂肪醛、仲卤代烃,从而得到结构多样化的酯类产物。另外,反应可在水相中顺利完成,避免使用挥发性有机溶剂。进一步的研究结果表明,利用上述反应可方便、高效地合成具有重要生物活性的异苯并呋喃酮类化合物。总之,这一酯类化合物的合成新方法具有起始原料廉价易得、官能团耐受性好、所用氧化剂较为绿色且不需要惰性气体保护等优势。第五部分:初步研究并发现了一种以苯甲醛为酰基化试剂的N-亚硝基-2-氨基二苯甲酮类化合物的合成新方法。研究表明,在二价钯催化剂存在下,苯胺可与亚硝酸叔丁酯及苯甲醛发生一锅三组分串联反应并区域选择性地生成N-亚硝基-2-氨基二苯甲酮化合物。与文献方法相比,这一新合成策略的优势是原子经济性高。目前,该合成反应的进一步优化工作正在进行中。总之,本论文主要研究了一些基于自由基机理的碳氢键官能团化反应,并利用这些反应为酮的α-位烷基化、2-氨基二苯甲酮以及酯类化合物的合成发展了经济、高效、原子经济性好、原料价廉易得的新方法。