近年来,构建碳-杂键(C-S.N.0等)的相关反应引起了人们的持续关注并得到了快速的发展,已经被广泛地应用于有机化学的许多领域,比如醚、硫醚、胺和杂环化合物的合成等。碳-杂键的构建在药物及中间体的制备和天然产物的全合成中也得到了非常广泛的应用。传统构建碳-杂键的方法主要是过渡金属催化的卤代芳烃和含有杂原子的亲核试剂之间的交叉偶联反应,通常需要使用配体、强碱或高沸点溶剂,反应条件存在一定的局限性。本课题从绿色化学的角度出发,针对目前碳-杂键构建方法中的一些问题,设计了铜、三氯化铈、分子碘以及小分子促进的反应体系,并用于多种含杂原子化合物的合成。论文采用新型含有苯并噻唑基的不对称二硫醚作为活性试剂,研究了铜催化室温条件下选择性合成3-烃硫基吲哚类化合物的反应。该反应底物适应性广,产率为50%-94%。另外,反应过程中生成的2-巯基苯并噻唑通过简单分离操作即可回收并用于制备活性含硫试剂,降低了反应成本,提高了原子经济性。论文设计了需氧条件下三氯化铈/碘化钠这一绿色催化氧化体系,通过sp3C-H键官能团化策略和多组分反应路径,使用摩尔比为1:1:0.5的酮、2-氨基吡啶和二硫醚在乙醇溶剂中可以高效反应生成3-烃硫基咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物,产率为53%-96%。该反应原料简单易得,原子经济性高,在一锅反应中同时实现了碳-氮键和碳-硫键的生成。为了拓展这一催化氧化体系的应用,研究了三氯化铈催化酮和甲胺类化合物选择性生成多取代咪唑和吡啶类化合物的反应。实验中发现,仅使用10mol%三氯化铈催化,氧气作为氧化剂,可以选择性生成产率为81%-92%的多取代吡啶类化合物；当向反应中添加10mol%碘化钠和1倍当量四丁基氯化铵后,反应可以选择性生成多取代咪唑类化合物,产率为76%-93%。论文研究了分子碘/二甲亚砜催化氧化体系应用于吲哚和二硫醚之间的亲电取代反应。该反应仅需5mol%碘催化剂,3倍当量的二甲亚砜作为氧化剂,碳酸二甲酯作为溶剂,选择性合成了带有不同取代基团的3-烃硫基吲哚类化合物,产率为88%-97%。在此基础上,论文继续研究了分子碘催化环己酮类化合物与二硫醚的反应,通过氧化脱氢芳构化选择性合成2-烃硫基酚类化合物。另外,论文还研究了分子碘催化氧化醇原位生成醛,并与邻氨基苯甲酰胺反应生成喹唑啉酮类化合物。机理研究表明,在这些反应中分子碘均可以通过二甲亚砜氧化反应中产生的HI而再生。论文研究了硫代乙酸钾促进下绿色(羧)甲基化试剂碳酸二甲酯的应用。使用3倍量的硫代乙酸钾,发现酚、硫酚和肟等带有羟基或巯基的化合物容易发生甲基化反应,而胺和吲哚等带有氨基的化合物容易发生羧甲基化反应。与传统的甲基化反应相比,该反应不需要使用催化剂即可在较为温和的条件下完成。论文设计了药物中间体2-甲氧羰基苯磺酰胺(甲磺胺)的合成路线,并对其中关键中间体二硫醚的合成进行了工艺研究。发现使用2mol%的五水硫酸铜催化,1mo1%的碘化钾作为添加剂,邻氨基苯甲酸甲酯盐酸重氮盐可以快速与二氯亚砜在水中反应生成二硫醚中间体,产率为83%。与甲磺胺已有的合成路线相比,简化了反应步骤,避免了高毒高腐蚀试剂的应用。我们使用了新型不对称二硫醚作为活性含硫试剂,为富电芳烃形成C-S键提供了比较绿色高效的方法。设计了三氯化铈/碘化钠/氧气和分子碘/二甲亚砜两种温和绿色的催化氧化体系,考察了它们的催化活性和适用范围,并深入研究了催化氧化的反应机理,为进一步研究提供了理论基础。最后我们将碳杂键的构建方法应用到了硫代乙酸钾促进的(羧)甲基化反应和甲磺胺的合成研究之中,取得了较好的实验结果。