烯烃和炔烃是重要的有机合成前体,金属催化烯烃和炔烃的氧化反应一直是化学工作者们研究的热点。烯烃和炔烃可以与金属催化剂配位得到活化,从而更易于进行反应得到有用的有机化合物。在这些金属催化剂中,钯占用重要的地位,一方面是因为钯有容易相互转化的Pd（0）, Pd（Ⅱ）和Pd（Ⅳ）三种价态,还因为易于通过改变配体、碱、溶剂、温度和添加剂等来优化反应条件。目前Pd（Ⅱ）/氧化剂催化体系所用的氧化剂主要Cu²⁺盐、苯醌、醋酸碘苯、过氧化物、过氧硫酸钠等,这些氧化剂存在价格昂贵和环境污染等问题。因此,寻找更为高效和环境友好的氧化剂是十分必要的。氧气是一种资源丰富且环境友好的氧化剂,在反应结束后,以H₂O排放出来,有利于对环境的保护。Pd（Ⅱ）/O₂催化体系相对于高锰酸钾、四氧化锇、二氧化钌、臭氧等氧化剂体系不仅有利于对环境的保护,而且反应条件温和,反应选择性高。因此,研究以氧气为氧化剂的钯催化烯炔烃化合物的转化反应的研究工作具有重要的理论研究和实际应用价值。在此背景下,本论文系统地研究了分子氧参与的钯催化烯烃和炔烃的氧化反应,发展了一系列环境友好的高选择性氧化方法,具体内容如下:（1）钯催化炔烃的氧化断裂。炔烃的氧化断裂反应是有机合成中的难点。一般情况下,进行碳-碳三键断裂反应使用的化学试剂有:高猛酸钾、碱性双氧水、臭氧、四氧化锇和四氧化钌。我们以O₂作为氧化剂,在Lewis酸的促进下,实现了钯催化碳-碳三键的氧化断裂反应。炔化合物在不同的醇溶液中可以氧化断裂成不同的羧酸酯。（2）钯催化芳基炔烃的环化反应合成四取代呋喃衍生物。四取代呋喃是一种重要的杂环化合物。过渡金属催化不饱和非环化合物的环化-异构化反应是合成多取代呋喃的常用手段。然而,这种方法需要事先合成相当复杂的原料,如连烯酮、炔酮或者环氧化物。在本课题组原有工作的基础上,我们以Zn（OTf）₂为添加剂,在8atm的氧气氛围下,实现了钯催化芳基内炔的环化反应得到四取代的呋喃衍生物。该方法不仅原料价廉易得,而且操作简便,选择性好。（3）钯催化烯烃的双羟化和氧化断裂反应。烯烃的双羟化反应和氧化断裂反应是合成许多重要有机中间体的方法。一般情况下,人们使用高价态的金属化合物如四氧化钌和四氧化锇进行烯烃双羟化和氧化断裂反应。但是这些金属化合物不仅价格昂贵并且毒性较大。我们以氧气为氧化剂,钯为催化剂实现了烯烃的双羟化和氧化断裂反应,在不同的反应条件下,烯烃可以转化成1,2-二醇、醛或酮等化合物。这一方法不仅环境友好而且还可能用于大规模有机合成中。（4）钯催化烯烃的双乙酰氧基化反应。近年来,钯催化的烯烃的双官能团化反应成为有机化学家们的研究热点。例如,烯烃的双氨化、氨氧化和双氧化反应。这些新方法一般是使用PhI（OAc）2为氧化剂将Pd^Ⅱ氧化成Pd^Ⅳ。然而,PhI（OAc）₂作为氧化剂不仅价格昂贵而且还会产生大量的副产物（碘苯）。我们使用氧气作为氧化剂实现了钯催化的烯烃的双乙酰氧基化反应得到1,2-二乙酰氧基化合物。当以1,2-二取代的烯烃为底物时,得到顺式的1,2-二乙酰氧基产物为主（syn:anti > 95:5）。（5）钯催化芳基末端烯与硝基烷烃的碳化-双酮化反应合成1,2-二酮化合物。1,2-二酮化合物不仅是许多天然产物和药物的重要骨架,它还是合成许多重要化合物的关键中间体。结合我们在烯烃的氧化方面的研究兴趣,我们发展了一种合成1,2-二酮化合物的新方法。该方法是通过钯催化末端烯与硝基烷烃的碳化-双酮化反应实现的。在该反应中,硝基烷烃发生了C-N键的断裂并且与烯烃形成新的C-C键。（6）钯催化高烯丙醇的环化反应合成γ-丁内酯。γ-丁内酯衍生物是天然产物和药物的重要组成部分。它可以通过羟基酸的分子内酯化反应以及Baeyer-Villiger氧化等方法来合成。高烯丙醇很容易与二价钯催化剂发生氧钯化反应生成呋喃钯中间体。通过优化反应条件,我们将该呋喃钯中间体转化为γ-丁内酯衍生物。