钯催化的交叉偶联反应是有机化学中用来构建C-C键的最重要的方法之一,在有机合成化学和金属催化化学的焦点研究领域占有一席之地。其中,钯催化的Suzuki交叉偶联反应已经发展成为合成联苯、二芳基甲酮类化合物的主要手段。传统的钯催化均相Suzuki反应难以避免昂贵配体的使用,并存在贵金属钯用量大,且难以再次回收重复利用等局限性。此外,在Suzuki羰基化偶联反应中,一般需要使用易燃易爆且剧毒的CO高压气体,这无疑将埋下巨大的安全隐患。这些都违背了可持续发展的绿色化学理念,限制了钯催化Suzuki反应的进一步发展和应用。基于此,本论文围绕以下三个方面展开工作。第一,利用羰基金属化合物作为一氧化碳释放分子(CORMs),发展了一种温和高效的无CO气体参与的Pd-Fe纳米微粒(Nanoparticles,NPs)双金属催化Suzuki羰基化反应,实现了二芳基甲酮类化合物的高效合成。研究表明,作为一氧化碳释放分子,五羰基铁不仅可以为碘代芳烃和芳基硼酸的羰基化偶联反应提供羰基,而且其释放的铁可与贵金属钯原位反应形成Pd-Fe NPs,持续催化反应进行。通过傅里叶红外反应仪FT-IR、多功能成像光电子能谱XPS、透射电子显微镜TEM、环境扫描电子显微镜SEM、能量色散光谱仪EDS等测试手段和控制实验,我们发现Pd-Fe NPs的形成和转化是整个催化循环的关键,并且分离出的Pd-Fe NPs可以多次应用于Suzuki羰基化和交叉偶联反应的循环实验。第二,选择磁性四氧化三铁作为负载材料,发展了一种制备裸磁性Fe3O4负载的Pd-Fe(Pd-Fe@Fe3O4)的新方法,并成功将其引入Suzuki交叉偶联反应。球形纳米四氧化三铁制备的Pd-Fe@Fe3O4可高效催化Suzuki交叉偶联反应,在温和条件下成功将反应底物拓展到溴代芳烃。磁性Pd-Fe@Fe3O4催化剂容易再次回收并循环利用。此外,普通四氧化三铁也可制备Pd-Fe@Fe3O4,并可有效催化Suzuki交叉偶联反应。催化活性实验发现,此类磁性多相催化剂可进一步将钯的用量降低至320 ppm。第三,利用水促进的钯催化Suzuki偶联反应,开发新型的有机共轭小分子光电材料,合成了一系列可控光电性能的噻吩三嗪共轭材料(TTCs)。该策略采用两步合成法,第一步利用简单的亲核取代反应引入柔性基团作为sigma-spacer;第二步利用水促进的钯催化Suzuki偶联反应将电子接受体噻吩集团引入电子给予体三嗪骨架中,从而构筑D-A共轭体系。该方法避免了传统活泼有机金属试剂的使用,反应温和高效,选择性高。控制实验和对照实验表明,水的存在和比例对反应活性起着关键作用。