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氧化反应不仅在生物体能量转化和物质代谢方面发挥着非常重要的作用，而且还广泛应用于有机合成和工业化学。随着环境保护的呼声日益提高，发展绿色、可持续的氧化反应是当今有机化学最重要的研究领域之一。从经济和环保的角度看，氧气具有丰富，廉价，清洁等许多优点，是最理想的氧化剂。因此，发展过渡金属催化的需氧氧化反应具有重要的学术研究价值和潜在的工业应用前景。
本论文主要研究了在过渡金属铜催化下芳基酮和胺参与的两类新型的需氧氧化反应，快速，高效合成邻羰基酰胺和多取代咪唑化合物。该方法不仅提供了一种绿色的，以简单易得的原料构建有价值的有机化合物的合成策略，而且揭示了氧气在过渡金属存在下的强大的氧化能力，对于深入认识氧气的反应内涵和设计新的需氧氧化反应具有较强的理论价值。
首先，本文发展了碘化亚铜催化的，以简单易得的芳基甲基酮和二级脂肪胺为原料，以氧气为氧化剂和氧源，直接合成邻羰基酰胺的新方法。该反应不需其它任何添加物和配体，在无溶剂和相对温和的条件下高效制备邻羰基酰胺。通过同位素标记实验，电子自旋共振技术(EPR)，LC-MS分析等多种手段对反应机理进行了深入研究和探讨，初步阐明了该反应的基本反应历程。研究表明邻羰基醛是该反应的关键中间体，能够进一步与胺反应生成邻羰基酰胺。该反应首先在胺作用下，氧气与Cu(Ⅰ)反应生成超氧自由基和Cu(Ⅱ)，然后烯胺被其氧化，再经O-O键断裂生成邻羰基醛，最后，氧化酰胺化邻羰基醛生成邻羰基酰胺。
再次，本文报道了在CuBr2催化下，芳基酮和苄胺经需氧氧化环化反应，一步合成三取代或四取代的咪唑，具有较高的步骤经济性和实用性。通过单晶X-衍射技术对产物的准确结构进行了鉴定。基于LC-MS/MS，EPR等技术的初步的机理研究结果表明，该反应可能经历两次相似的N-自由基引发的自由基过程生成α-二亚胺，再经异构化、环化、氧化脱氢过程生成咪唑。