光催化技术近年来在污染物降解、CO2还原、分解水制氢等领域得到广泛研究,在环保和能源方面显示出重要的科学价值和应用前景。随着研究的深入,光催化作为一种温和、绿色的反应合成方法,在有机合成领域独树一帜。苯并咪唑烷酮类化合物是医药、颜料和染料的重要中间体,传统合成方法存在反应条件苛刻、合成工艺复杂,副产物较多等问题。本文将光催化方法应用于系列1,3-二取代苯并咪唑烷酮的合成和苯甲醇的选择性氧化反应,通过催化剂设计、制备、表征和性能评价探索在这两种有机合成反应中光催化的独特作用机理,研究内容及结果如下:1.设计合成了不同单取代的苯并咪唑烷酮作为底物分子,在光引发作用下与溴代烃进行C-N偶联反应,得到系列1,3-二取代苯并咪唑烷酮化合物,产率41%～98%,进一步通过核磁、红外、高分辨质谱确定了化合物的结构。通过不同反应条件下的对比,得出在以下条件下反应,目的物的收率最高:在室温下,在无水乙腈中反应12 h,以CuBr、t-BuOK为光敏剂和碱助剂。通过系统研究发现,与具有较弱给电子能力的甲基、乙基相比,含有烯丙基、苄基单取代的苯并咪唑烷酮,由于给电子作用可以增大N原子上的电子云密度,使SN2反应更容易进行,所得目的物的产率更高。同时与位阻较大的溴代环己烷、2-溴丙烷相比,位阻小的直链溴代烃所得产物的产率较高。光照条件下可激发Cu(I)形成活化态,降低形成SN2过渡中间体的活化能,使反应可以在温和的条件下发生。2.以热氧化剥离法得到的超薄g-C3N4超薄纳米片为载体,在室温条件下,制备了系列二元Ag3PO4 QDs/g-C3N4超薄纳米片复合催化体系。研究结果表明,粒径为3-5 nm的Ag3PO4颗粒均匀分散在g-C3N4纳米片上,结晶良好。以乙腈为溶剂时,当Ag3PO4/g-C3N4质量比为0.6时,苯甲醇具有32.1%的最大转化率,对产物苯甲醛具有90%的最高选择性。相对于纯相的Ag3PO4和g-C3N4的光催化剂,二元复合后的体系光反应活性有显著地增强。通过系列活性物种捕捉实验的研究,探索了该反应的反应机理,确定了反应体系中主要的氧化物种为光生空穴。3.苯并咪唑烷酮类化合物及苯甲醛的光催化合成,开发了一种温和、高效和可控的新型有机合成方法,改变了传统条件下苛刻的合成条件,简化了反应工艺,对实现绿色有机合成具有重要的研究意义。