缺电子的含氮杂环芳烃与碳自由基的偶联反应被称为Minisci反应,该反应与常见的亲电试剂和富电子芳烃的离子型Friedel-Craft反应不同。Minisci反应在药物化学和生物化学中具有尤其重要的应用。通过Minisci反应可以合成含氮杂环酰基化合物,这类化合物广泛存在于天然产物、生物活性药物中,其中乙酰基吡嗪是一种重要的香料。因此合成含有酰基的含氮杂环化合物具有重要的应用价值。经典的合成方法主要是通过银催化,而银毒性大、价格昂贵,且反应过程中原料反应不完全,产物选择性不好。因此寻找一种廉价的过渡金属作为催化剂,促使原料反应完全,提高产物选择性,从而实现原子经济、环境友好的“绿色化学”的目标。本论文的主要工作内容包括以下两个部分:1)非贵金属铁催化的Minisci酰基化反应本研究建立了一种高效并且条件温和的以含氮杂环化合物和α-酮酸为底物的Minisci酰基化反应的方法。与传统的Minisci酰基化反应的条件不同,该反应以非贵金属Fe(Ⅱ)作为催化剂,代替了昂贵的金属银。首先考察了各种反应条件对反应的影响,得到最优的反应条件,然后在最优条件下进行了底物普适性考察。通过克量级反应证明了该反应有潜在的应用价值。通过控制实验推测了可能的反应机理。最后通过对香料乙酰基吡嗪工业化部分的大量反应实验研究,证明了该反应在乙酰基吡嗪的工业化生产中有很大的应用价值。因而是一种操作简单,成本低廉,在工业上有很大应用潜力的方法。2)电催化醛的Minisci酰基化反应本研究建立了一种电化学催化产生的卤素自由基与醛的反应来形成酰基自由基,进一步与含氮杂环芳烃发生Minisci酰基化反应的方法。首先考察了各种电解条件对反应的影响,优化了反应条件,在最优条件下进行了底物的普适性考察。该反应以卤素做催化剂,在单室电解池中恒电流电解,通过电解产生的卤素自由基夺取醛上的氢,从而产生酰基自由基,在此过程中,过渡金属起了稳定卤素自由基的作用,利用“清洁能源”电子代替了氧化剂的使用。因而是一种条件温和环境友好的方法。