本文通过催化反应体系的合理设计,制备了若干基于氮杂卡宾或铁基磁性纳米颗粒的催化剂,并在多个合成反应体系中实现了催化剂简便的分离和循环使用,建立了目标产物的绿色合成策略。(1)利用体系酸碱性变化时,氮杂卡宾和氮杂卡宾盐酸盐之间可方便地进行转化的原理,设计了一种新颖的氮杂卡宾有机催化剂回收和循环使用策略,并用于酯交换反应中。探讨了氮杂卡宾催化剂催化酯交换反应的机理。研究结果表明,在碱性条件下原位生成的氮杂卡宾催化剂IMes和IPr可高产率地催化伯醇与多种酯之间的酯交换反应,反应完成后,经酸处理得到氮杂卡宾盐酸盐可以简便地分离、回收和循环使用。催化剂可循环使用至少12次而催化活性未见明显降低。(2)采用氮杂卡宾-二氧化碳加合物IPr·CO2为催化剂前体,通过热分解产生N-杂环卡宾催化剂IPr的方法,并用于酯交换反应和开环聚合反应。发现在不需要碱性脱质子剂存在和较温和的条件下,IPr·CO2热分解释放CO2后原位无痕产生的N-杂环卡宾催化剂IPr可高效地催化酯交换反应和开环聚合反应。方法简便、有效,催化剂前体的分解过程除生成所需的氮杂卡宾外无其他杂质,具有其它氮杂卡宾前体所不具备的优势。IPr催化L-丙交酯开环聚合制备的聚乳酸具有可保持立体构型、分子量大、分散度窄、不含金属杂质的特点。(3)率先研究了使用未经修饰的铁基纳米颗粒作为磁可回收催化剂直接催化醛、炔、胺三组分偶联反应(A3偶联反应)。发现Fe304纳米颗粒可以中等到高产率得到一系列的目标产物炔丙胺,纳米铁氧化物的不同价态对催化活性有一定影响。反应结束后,通过外加磁场回收的Fe304纳米颗粒经简单清洗后,可循环套用至少12次而催化活性未见明显降低,回收和循环使用过程简便、有效和经济。(4)尝试以可磁回收的Fe304纳米颗粒在不经修饰、无需配体和较温和反应条件下,直接催化Csp3-H和Csp3-H之间交叉脱氢偶联反应(CDC)的新方法。结果表明,使用低压氧气为氧化剂,无配体的Fe304纳米颗粒催化四氢异喹啉衍生物Csp3-H与硝基烷烃或丙酮Csp3-H的交叉脱氢偶联反应,可以高产率得到一系列1,2,3,4-四氢异喹啉衍生物,唯一的副产物为水,过程安全绿色。通过外加磁场回收的Fe304纳米颗粒,经简单清洗后可循环使用九次以上而催化活性未见明显降低。(5)设计、合成一种新颖的Fe304纳米颗粒负载的铜(Ⅰ)/Pybox催化剂,用于末端炔烃对亚胺的对映选择性加成反应,发现该催化剂具有高催化活性,可以高对映选择性得到目标产物炔丙胺。催化剂在反应体系中表现出较好的稳定性。该Fe304纳米颗粒负载的铜(Ⅰ)/Pybox催化剂可以简便高效地实现磁回收和循环利用,催化剂可以循环使用至少六次而催化活性和对映选择性均未见显著降低。