芳环的烷基化和酰基化反应在现代有机合成中有着重要的作用。它们的产物可以应用到多个领域。经烷基化反应合成的苯乙烯、乙基苯、醚类、烷基胺等化合物是塑料、溶剂、洗涤剂、医药等领域重要的原料和中间体,其中有些产物本身也是药物、燃料、香料、催化剂、表面活性剂等功能性产品。芳环的酰基化反应在天然产物、活性药物、农用化学品、精细化学品和香料等领域具有重要的合成作用。化学工作者对这类反应给予了很多关注,并且已经开发了以下几种策略。一种是基于形成碳正离子特征的Friedel-Crafts反应,它通常需要化学计量的路易斯酸、布朗斯特酸或固体酸等催化剂催化进行。另一种策略依赖过渡金属催化芳环C-H键的断裂,反应需要使用过渡金属催化进行,并发生烷基化或酰基化反应。近年来,自由基氧化偶联作为一种令人感兴趣的方式而兴起,反应要求烷基化试剂被氧化成烷基自由基。显然,上述策略依赖于各种促进剂或添加剂的存在。相比之下,从环境保护和经济的角度来看,无促进剂和无添加剂的反应更吸引人的注意。本论文发现氯化苄和溴化苄可以直接与富电子芳烃反应,苯甲酰氯也可以与富电子的芳烃进行酰基化反应,不需要添加任何催化剂或助剂。主要研究内容和结果如下:1.研究了苄基卤化物与芳烃的直接烷基化反应。本实验以苄基氯与均三甲苯的反应作为模型反应,考察了反应气氛、溶剂、温度对该反应的影响,研究了不同底物的反应效果。得到的最优反应条件为0.5 mmol底物、2 m L三甲基苯(为反应物和溶剂)、140℃和20 h。本实验不需要任何催化剂和添加剂即可进行烷基化,反应成本低,收率高。一系列底物的反应给出32%～93%的产率。利用分子模拟计算、自由基抑制、动力学分析等手段对反应机理进行研究,结果表明该反应经历了自催化的过程。反应初期速率较小,并生成具有催化作用的HCl。随着HCl的增多,反应速率不断加快,并催化苄基卤生成苄基正离子,发生Friedel-Crafts类型的烷基化反应。2.研究了苯甲酰氯及其衍生物与芳烃的直接酰基化的反应。以苯甲酰氯与苯甲醚的反应作为模型反应,对反应时间、温度、反应气氛、溶剂等条件进行了优化,考察了不同底物的反应效果。得到的最优反应条件为0.5 mmol底物、2 m L苯甲醚(为反应物和溶剂)、140℃和20 h。反应不需要任何催化剂和添加剂即可进行酰基化,反应效果好,产率高,适用于大多数的酰氯化合物。当芳烃为高熔点化合物时,需要额外添加溶剂,得到的最优反应条件为:0.5 mmol底物、2 mmol芳烃、1 m L环己烷、140℃和20 h。但含有吸电子取代基的芳烃难以在这种条件下发生反应。