关键词： 含氮杂环化合物   噻唑   吲哚酮   哌啶酮   钯催化偶联反应   光催化自由基反应  

摘要： 含氮杂环化合物作为许多具有生理活性的天然产物、医药化合物的基本骨架,是一类非常重要的有机合成中间体。尤其是含有噻唑、吲哚酮及哌啶酮等结构的化合物由于具有独特的生理活性和药理活性,因此具有很高的合成价值,合成应用非常广泛。 本论文分为六章,主要内容如下： (1)对含氮杂环化合物的合成尤其是噻唑、吲哚酮及哌啶酮等含氮杂原子的芳香化合物合成方法的研究进展作简单介绍。 (2)研究了苯并噻唑与苯甲醛在K2S2O8存在的条件下一步生成2-苯基苯并噻唑的方法。在该反应中我们仅仅使用了K2S2O8作为氧化剂,DMSO和H20作为反应溶剂,在温度为100℃的条件下实现苯并噻唑氧化开环形成邻胺基苯硫酚,邻胺基苯硫酚与苯甲醛生成不稳定的亚胺化合物,再经过关环与氧化反应生成2-苯基苯并噻唑。鉴于苯并噻唑与苯甲醛广泛存在于天然产物中间,利用我们所提出的方法可以快速有效地合成2-苯基苯并噻唑。 (3)研究了苯并噻唑与苯甲酰甲酸或苄胺一步反应生成2-苯基苯并噻唑的方法,该项研究是对苯并噻唑与苯甲醛反应生成2-苯基苯并噻唑的方法的补充。该方法仍然使用了K2S2O8作为氧化剂,DMSO和H20作为反应溶剂,反应温度100℃。通过改变K2S2O8的加入顺序实现苯并噻唑与苯甲酰甲酸反应生成2-苯基苯并噻唑；通过加入一定量的tBuOK促使苄胺最大可能地转化为苯甲醛,从而实现苯并噻唑与苄胺反应生成2-苯基苯并噻唑。 (4)研究了钯催化的不饱和哌啶酮与芳香羧酸的脱羧偶联反应。选择N-甲酸乙酯基-2-烯-4-哌啶酮分别与含有给电子取代基苯甲酸和含有吸电子取代基苯甲酸反应,分别得到α-位和β-位偶联产物。根据各种不同反应结果,提出了两种可能的反应机理,我们认为钯催化含给电子取代基苯甲酸与N-甲酸乙酯基-2-烯-4-哌啶酮脱羧偶联是通过Heck反应类型生成最终产物,而钯催化含吸电子取代基苯甲酸与N-甲酸乙酯基-2-烯-4-哌啶酮脱羧偶联则是通过碳氢活化偶联反应生成最终产物。 (5)研究了全氟碘代烷烃在可见光催化下与N-苯基-甲基丙烯酰胺反应生成C3位全氟烷基取代的吲哚酮类化合物的方法。根据大量实验数据,提出了1.0当量N-苯基-甲基丙烯酰胺,3.0当量全氟碘代烷烃,5mol%eosin Y作为光催化剂,1.0当量Cs2CO3作为碱,DMA作为溶剂,并在两支26W白炽灯照射于65℃下搅拌,反应16小时为最佳反应条件。通过加入TEMPO,确定该反应是自由基反应,并在此基础上提出可能的反应机理。即全氟碘代烷烃在可见光催化下形成全氟烷基自由基并进攻N-苯基-甲基丙烯酰胺形成自由基中间体,再经过氧化作用生成C3位全氟烷基取代的吲哚酮类化合物。 (6)研究了钯催化苯甲酰甲酸与苯甲醛肟醚的脱羧偶联反应。根据大量实验数据,提出以10%醋酸钯作为催化剂,3.0当量(NH4)2S2O8作为氧化剂,Diglyme作为反应溶剂,反应温度为35℃为最佳反应条件。通过利用该标准反应条件,实现了含有不同取代基团的苯甲醛肟醚和苯甲酰甲酸进行交叉偶联反应,合成了一系列的邻位苯甲酰基取代的苯甲醛肟醚。同时也通过大量有关文献和机理研究实验,否定了Pd(Ⅱ)脱羧偶联反应的机理,提出了可能的Pd(Ⅲ)或Pd(Ⅳ)脱羧偶联反应机理。该反应不需要银盐作为氧化剂,而是采用了相对廉价的(NH4)2S2O8,而且反应温度接近室温,具有非常高的经济适用性和可操作性。

关键词： 氟   二氟亚甲基化   三氟甲基化   铑催化   铜催化   菲啶   喹啉   七氟异丙基化  

摘要： 含氟化合物由于其独特的生理活性已经被广泛应用于医药、农药、材料等领域。因此,发展有效合成含氟化合物的方法,制备具有潜在应用前景的含氟化合物具有十分重要的意义。本论文的主要工作是以N-芳基氟烷基亚胺酰卤为起始原料,合成了一系列含氟小分子化合物。论文主要分为以下三个部分： 第一部分铑催化的分子内二氟亚甲基化反应的研究 1、以一溴二氟甲基亚胺酰氯为起始原料,在正丁基锂的作用下,与2位芳基取代的吲哚类化合物、2位芳基取代的吡咯类化合物以及2位芳基取代的咪唑类化合物反应得到含一溴二氟甲基的底物。在三(三苯基膦)氯化铑催化下,这一系列底物发生分子内sp2碳氢键二氟亚甲基化反应,以高达97%的分离产率得到一系列含不同官能团的二氟亚甲基化产物。经过机理研究表明,此反应也许不是通过单一的自由基过程进行的,更复杂的机理值得探讨。 2、以一溴二氟甲基亚胺酰氯为起始原料,通过多步反应制备得到二炔类底物。该类底物在铑催化剂的作用下,与另一分子炔烃发生炔烃的[2+2+2]环化反应,得到含一溴二氟甲基的菲啶类产物,然后再串联发生分子内sp2碳氢键二氟亚甲基反应,以高达85%的分离产率得到复杂多环结构的菲啶类产物。此反应发展了一种一步法直接构建菲啶类化合物的新方法。 3、以一溴二氟甲基亚胺酰氯为起始原料,合成得到了含一溴二氟甲基的酚类化合物。在铑催化剂的作用下,通过分子内二氟亚甲基化方式实现了对含一溴二氟甲基的酚类底物以及吲哚类底物的去芳构化反应,以高达95%的分离产率得到了带有季碳中心的环己二烯酮的螺环产物。 第二部分铜催化的2-三氟甲基喹啉的合成 以三氟甲基亚胺酰氯为起始原料,合成了多种带末端炔烃的炔基亚胺底物。该类含氟炔基亚胺与芳基磺酰叠氮在氯化亚铜催化剂的作用下先发生CuAAC反应,随后发生分子内环化的串联反应,在温和条件下一锅法合成了一系列2-三氟甲基喹啉化合物。该反应底物范围广,官能团兼容性好,分离产率高达96%。 第三部分利用全氟丙烯进行直接七氟异丙基化反应的研究初探 在乙腈溶液中,氟化银与全氟丙烯反应,制备得到七氟异丙基银试剂的乙腈溶液。在铜物种的参与下,以七氟异丙基银为七氟异丙基化试剂,实现了芳基硼酸化合物的氧化七氟异丙基化反应,以高达85%的分离产率得到多种七氟异丙基化芳烃产物。该反应发展了一种全新的向底物分子中引入七氟异丙基的方法。

关键词： 杂环化合物   过渡金属   铜催化剂   银催化剂   Click反应  

摘要： 高速,高效,高选择性的构建杂环化合物一直是现代有机合成化学的核心目标之一杂环化合物的合成离不开碳—碳键与碳—杂键的构建,而这也是整个有机合成化学的核心研究内容之一。只有通过碳原子、杂原子间的有序链接,才能创造出丰富多彩的复杂分子。 在工业合成中,人们总是习惯性的倾向于采用传统和常规的合成手段来构建杂环化合物,其原因可能是由于这些常规的反应更为可靠、易于掌控,但是这一类反应却往往伴随着大量副产物的浪费以及较低的产率。近四十年来,随着金属有机化学的迅猛发展,过渡金属催化的偶联反应已经成为构建新的碳—碳键和碳—杂键最为可靠和有用的工具之一。随着金属有机化学的蓬勃发展,杂环化合物的合成也被推向了新的高潮。各种各样的金属试剂以及丰富多样的反应底物如雨后春笋般参与到杂环化合物的合成中,涌现出了一大批过渡金属参与的合成杂环化合物的新方法。这些过渡金属催化的新型反应代表的是更为绿色、更为高效的合成手段,避免了大量副产物浪费的同时,还能从简单的化合物出发,合成出凭借传统方法难以合成的、兼容多种复杂官能团的杂环化合物。这些新的合成方法在进入人们视野后正逐渐被人们所接收,并陆续开始应用于实际的工业生产当中。 现如今,可持续发展和绿色化学的理念逐渐深入人心,化学家们对于杂环化合物的合成已不再仅仅满足于单纯的构建出杂环化合物,而是要追求高速、高效、高选择性的构建杂环化合物。如何运用过渡金属催化的方式实现多种杂环化合物高速、高效、高选择性的合成将是化学家们不断去发掘和开拓的广阔天地。 本论文首先综述了杂环化学的发展历史和过渡金属参与的杂环化合物合成方法的发展概况。本论文以过渡金属银和铜作为催化剂或氧化剂,利用简单易得的起始原料,发展出了一系列新型的高速、高效、高选择性的分子间环加成反应,成功实现了吡咯杂环和吲嗪杂环的合成,并利用在线红外、在线质谱等手段对反应的机理进行了较为深入的研究。论文研究主要获得以下结果： (1)实现了末端炔烃与异腈的环加成反应,高效、高选择性、高产率的制备得到了一系列重要的多取代吡咯杂环化合物,并第一次提出了银催化“Click”反应的概念,即银和末端炔烃的组合可以很好的与另一分子的底物进行高效、高选择性的交叉偶联反应。该概念的提出丰富和完善了“点击化学”,为“点击化学”快速、高效构建新的小分子化合物库提供了新的思路。 (2)实现了铜、银共催化的2-甲基吡啶类衍生物与炔烃参与的分子间氧化环化反应,高效、高选择性的制备得到了一系列的多取代吲嗪杂环及其衍生物。与已经发展较为成熟的、通过分子内环化反应来构建吲嗪杂环的方法相比,该反应从简单的起始原料出发,不需要预先对炔烃进行复杂的官能化。从有机合成方法学的角度看,该一步构建多取代吲嗪环的方法有着重要的研究意义和现实意义。同时,通过在线红外等手段对该反应的机理也进行了一定的探讨,证明了铜、银两种不同的催化剂能分别活化不同的反应底物,并成功分离出了一种新的二价铜络合物,对其结构进行了表征。 (3)实现了2-甲基吡啶类衍生物与β-取代硝基烯烃参与的分子间氧化环化反应,高效、高选择性的制备得到了一系列的多取代吲嗪杂环及其衍生物。该反应不需要任何额外的添加剂,反应条件极其简单、绿色。同时,反应原料廉价易得,产物分离纯化方便,反应易于操作。从有机合成方法学的角度看,该一步构建多取代吲嗪杂环的方法有着重要的研究意义和现实意义。同时,对于β-取代硝基烯烃参与的环化反应中离去的硝基基团的去向第一次给出了直观的证据,通过在线质谱证明了N20的生成。

关键词： 炔卤   硫代酰胺   铜催化   2-取代苯并噻唑   噻二唑  

摘要： 硫代酰胺和含硫杂环化合物广泛地存在于具有生物活性的分子中。其中，硫代酰胺在有机合成中也是重要的合成子。所以关于硫代酰胺和含硫杂环的合成方法的研究引起了有机合成工作者广泛的研究兴趣。 过去十年，炔烃的官能团化反应以及过渡金属促进的合成杂环化合物的方法受到了足够的重视。尤其是，铜盐被成功地应用于碳-杂键和杂-杂键的构建，其在合成各类杂环中表现出巨大的潜力。目前，已经发展了很多铜盐参与的合成杂环化合物的策略。 我们的目标是发展催化体系或无过度金属催化下选择性地形成碳-氮、碳-硫、氮-硫键，从而合成硫代酰胺和含硫杂环化合物的合成方法。我们关于这类化合物合成方法的研究成果将分为四章逐一介绍。 第一章是绪论部分，论述了近年来硫代酰胺、2-取代苯并噻唑和噻二唑化合物的合成近展，以及通过碳-氮、碳-硫、氮-硫键的构建来合成这些含硫有机物的方法和研究课题的目的、意义和内容。 第二章介绍了一种新颖的硫代酰胺的合成方法，即三组分炔卤、胺和硫化钠在不加入任何催化剂时，通过A3-Coupling反应合成硫代酰胺。目标分子中的碳-氮键和碳-硫键分别是通过亲核取代反应和亲核加成反应形成的。反应具有一定的底物适用性：对于脂肪胺源，一级胺、二级胺和三级胺都可以参与反应;对于芳香族炔卤，炔溴和炔氯可以发生生成硫代酰胺的反应，并且炔溴的反应活性高于相应的炔氯，炔碘没有和相应的胺源发生预期的反应，而是和溶剂DMF和硫源通过游离基反应以较低产率得到了硫代酰胺。 第三章描述了在二价铜的催化剂下，邻氨基苯硫酚和腈的缩合反应合成2-取代苯并噻唑类化合物的合成方法。在铜盐对于氰基的活化下，通过邻氨基苯硫酚中的巯基和氨基对于氰基的连续亲核进攻并脱去一分子胺从而合成2-取代苯并噻唑类化合物。反应对于取代的2-氨基苯硫酚、芳香腈、脂肪腈都是适用的。廉价的催化体系，相对绿色的乙醇作为反应溶剂，温和的反应条件以及简单的操作步骤使得这一方法成为传统方法合成含有苯并噻唑骨架的具有生物活性化合物的重要补充。 第四章描述了一种简单的硫代酰胺的自身氧化偶联反应合成3,5-二取代-1,2,4-噻二唑衍生物的方法。在氧化剂的存在下，硫代酰胺可以通过脱硫脱氢反应生成相应的腈类，也可以通过氧化环化反应生成3,5-二取代-1,2,4-噻二唑类化合物，这是使用不同氧化剂时化学选择性的结果。我们发现一例在二价铜和碱的存在下，硫代酰胺的高选择性氧化环化反应合成3,5-二取代-1,2,4-噻二唑类化合物的方法。二价铜起到了路易斯酸和氧化剂的作用：在碳氮键的形成过程中，二价铜作为路易斯酸活化了异构化的硫代酰胺分子的碳氮键;在氮硫键的形成过程中，二价铜作为氧化剂使含氮和含硫的两个配基发生氧化从而构建氮硫键。

关键词： 香豆素   吡喃酮   呋喃酮   吡啶   杂环   合成方法  

摘要： 随着人们研究的深入，越来越多的香豆素衍生物化合物出现，香豆素及其衍生物在食品，香料，化妆品，医药品，血小板聚集，农用化学品中用作添加剂，同时也具有抗癌，抗HIV，抗凝血作用。此外，因其独特的光化学和光物理性质，还可用作染料，颜料和有机荧光材料，因此，研究出更多香豆素化合物将对人们的生活有重大意义。 首先，参照相关文献，以市售4-羟基香豆素为原料，经酰基化得到课题实验的基本起始原料3-乙酰基-4-羟基香豆素，又经与芳香醛羟醛缩合、分子内环化等步骤，在以碘为催化剂和二甲基亚砜为溶剂的反应条件下合成出一系列香豆素并[4,3-b]吡喃-4-酮衍生物； 其次，利用3-溴乙酰基-4-羟基香豆素为原料，与芳香醛反应，在以甲醇为溶剂和反应投料比为1:2的条件下合成出一系列2-苯亚甲基呋喃并[3,2-c]香豆素-3-酮衍生物； 最后，利用Pictet-Spengler反应，以4-氯甲基-7-甲基香豆素为原料，与芳香醛反应，并以对甲基苯磺酸为催化剂，二甲基甲酰胺为溶剂的条件下合成出一系列香豆素并[4,3-d]噻吩并[3,2-b:5,4-b']并二吡啶类衍生物； 所有化合物的结构均通过红外、核磁共振氢谱及碳谱予以表征。

关键词： 微波   杂环化合物   合成  

摘要： 微波化学是在化学领域应用微波技术的一门前沿交叉学科，微波直接作用于化学体系或改变化学反应被称为传统意义上的微波化学。微波化学主要是利用微波加速化学反应，提高化学产率的一门学科。在微波辐射下，很多反应可以在相对温和条件下进行，同时可以减少反应时间或提高产率，还可以实现一些常规方法难以实现的反应。本论文通过研究微波辐射下多种杂环化合物的合成，寻找一系列合成新型杂环化合物的新途径，可以分为以下四个部分。 第一部分阐述了微波作用下新型杂环化合物合成的国内外研究进展以及本论文的选题依据、意义、创新点和研究方法。 第二部分在微波作用下利用邻苯二甲醛、丙二睛、烯胺酮的四组分多米诺反应，在DMF溶剂中高效的构建了茚并[1,2,3-de][1,8]萘啶类衍生物。这种方法具有高效、反应条件温和、操作简单等优点。 第三部分研究了在微波辐射下，利用戊二醛、丙二睛、1,3-二羰化合物的四组分多米诺反应，在乙醇溶剂中高效的构建了吡喃并[4,3,2-ij]异喹啉类衍生物。该合成方法具有产率高、底物范围广泛、反应条件温和以及反应处理简单等特点。 第四部分在微波波促进下，成功的合成了一系列含有苯并[de][1,8]萘啶类新型化合物，微波对该反应的促进作用明显，反应产率高，时间短，后处理简单。 产物的结构都经红外光谱、核磁共振氢谱和高分辨质谱表征，一部分产物的结构经核磁共振碳谱及单晶X-射线衍射确证，同时也提出了可能的反应机理。

关键词： 烯酮亚胺   含氮杂环   平行催化   多组分反应   串联反应  

摘要： 杂环化合物是最大的一类有机化合物,由于其独特的结构和性质,使得它们在许多领域中有着非常重要的用途。含氮杂环化合物作为杂环化合物家族中的重要成员,在生物、医药、材料等多个领域扮演着至关重要的角色。因此含氮杂环化合物的合成一直是有机合成化学领域研究的热点。发展简单的,安全的,高效的合成含氮杂环化合物的新方法,一直是有机合成化学家们努力的方向。本论文全面综述了烯酮亚胺的形成方法及其在杂环化合物合成中的重要应用。在此基础之上,发展了三类基于烯酮亚胺中间体合成含氮杂环化合的新反应和新方法。主要内容如下： 1.发展了一种一价铜催化的磺酰叠氮,端基炔烃和氯代亚胺参与的四组分反应,高产率和高立体选择性地构筑了多功能化的2-亚胺氮杂环丁烷类化合物。原料易得,操作简便,反应条件温和,基团适应性广。我们成功地证明了该反应是按照一种新颖的平行催化的反应模式进行的,反应过程包含了两个相互平行的催化循环：CuAAC生成N-磺酰基烯酮亚胺的催化循环和铜催化的Csp2-Csp偶联反应循环。同时,所得到的产物只需经历一步简单的反应便可转化成一类结构更为新颖的四员环并七员环化合物,此种结构的化合物通过传统的合成方法是很难得到的。 2.围绕4-取代丁二炔参与CuAAC反应生成的β-炔基烯酮亚胺中间体,我们发展了一种合成吡唑类和嘧啶磺酰亚胺类化合的新方法。在研究过程中,我们采取了由简入难,层层递进的研究策略。根据β-炔基烯酮亚胺与胺类化合物的亲核加成反应所得的实验结果,我们推测反应可能先后经历了两个具有高亲电反应活性位点的中间体：β-炔基烯酮亚胺中间体和联烯亚胺中间体。在此基础上,我们巧妙地选择了酰肼类化合物作为1,2-双亲核试剂来捕获β-炔基烯酮亚胺中间体及其后续产生的联烯亚胺中间体,成功地合成了一系列吡唑类化合物,这也证实了我们之前对反应机理的推测。接下来,我们进一步将此反应的应用范围扩展到了合成六员杂环化合物。应用具有1,3-双亲核反应位点的脒类化合物来捕获β-炔基烯酮亚胺中间体及其后续产生的联烯亚胺中间体,我们成功地合成了一系列嘧啶磺酰亚胺类化合物。 3.发展了一类基于Staudinger反应和Wolff重排反应的串联反应,高效便捷地合成了一系列具有苯并[b]咔唑骨架的荧光化合物。该反应经历了关键的烯酮亚胺中间体及其参与的分子内双自由基环化的反应历程,操作简便,普适性好,为构筑苯并[b]咔唑类化合物提供了全新的思路。值得指出的是,通过该方法我们首次合成了具有全新骨架的线性杂并苯类化合物以及分子中同时具有苯并[b]咔唑结构和荧蒽结构的化合物。我们还进一步对所得化合物的光物理性质进行了测定,并结合理论计算,对其荧光性能进行了评估。实验结果表明我们合成的这一系列化合物具有比较宽的荧光发射波长,介于410-521nm之间,并且最高的荧光量子效率达到了62%。这就意味着我们合成的这一系列荧光分子将有可能在光电材料以及新型荧光传感器等研究领域得到比较好的应用。 4.从分子内稳定三氮唑中间体的思路出发,发现并发展了一类基于CuAAC反应合成3-重氮吲哚亚胺类化合物的新方法。该方法原料易得,操作简便,反应条件温和,基团适应范围广。我们推测反应可能经历了吲哚并三氮唑中间体,由于磺酰基强的吸电子作用和并环结构环张力的存在,使得吲哚并三氮唑中间体中的三氮唑环容易发生环链异构化得到开环的3-重氮亚胺类化合物。我们进一步对3-重氮吲哚亚胺类化合物作为卡宾前体的化学进行了研究,合成了一系列结构新颖的吲哚衍生物。

关键词： 多羟基哌啶类生物碱   吡唑烷类化合物   Stevens重排   5-exo-trig环化  

摘要： 生物碱是一类非常重要的天然有机化合物，具有很高的生理活性与药用价值。其中，多羟基哌啶类生物碱是糖苷酶的潜在抑制剂，并且已经作为治疗一类由碳水化合物介导的疾病，如肥胖症、癌症转移的备选药物;含吡咯烷类生物碱的植物也常常被用作草药和药用茶，如日本居民常饮的雏菊茶中就富含吡咯烷类生物碱;吡咯并吲哚类生物碱具有抗菌、抗癌的活性和是胆碱酯酶的抑制剂。 含吡唑、吡唑啉和吡唑烷的天然产物较少，目前发现的天然产物有newbouldine，withasomnine和它们的四个衍生物等等。天然产物较少的原因可能是生物合成中缺少形成N-N键的酶。吡唑环、吡唑啉环和吡唑烷环是非常重要的杂环，在医药方面，它们具有抗菌、退热、抗抑郁和消炎的作用，在材料化学方面，它们可以作为增白剂，与此同时，在纳米晶体的研究中它们也起着至关重要的作用。 本课题成功的通过Stevens重排、烯烃复分解反应、双羟基化反应合成了(4R,5S)-二羟基-(2S)-羟甲基哌啶和(4S,5R)-二羟基-(2S)-羟甲基哌啶，Stevens重排、5-exo-trig环合合成吡唑烷类化合物。

关键词： 芳基叠氮化物   Fe(Ⅱ)催化   C-H键胺化   DFT计算  

摘要： 苯并咪唑和吲哚是非常重要的氮杂环化合物,它们在药物合成及染料工业等方面都有着广泛的应用前景。为此已开发出很多合成方法,其中传统合成方法如邻二氨基苯与醛及羧酸反应、苯并咪唑烷基化反应等,这些合成方法虽然具有简单、易操作等优点,但难以实现选择性合成,因此人们又发展了过渡金属催化的合成方法。这个方法在选择性合成方面有着出色的表现,但其具体的催化机理目前仅提出初步推测,未见其详尽的理论研究报道。 本文采用量子化学计算方法主要研究了溴化亚铁催化芳基叠氮化物合成苯并咪唑和吲哚的反应机理。虽然除了铁之外还有很多优秀的金属可供选择,但考虑到铁的廉价和环境友好等特点,本文选择用溴化亚铁进行研究。具体研究内容如下： 一、第一章描述了合成氮杂环化合物的研究意义并简单叙述了相关的合成方法。其中过渡金属催化C-H键胺化反应合成氮杂环化合物的方法是本文的重点关注对象,主要从分子内和分子间胺化反应两个方面介绍了当前的研究进展情况。然后在第二章简单介绍了量子化学的理论基础和计算方法,包括Schrodinger方程、Hartree-Fork方程、密度泛函理论、过渡态理论、内禀反应坐标(IRC)以及溶剂效应等。 二、第三章具体研究了溴化亚铁催化合成苯并咪唑的反应机理,结果表明,溴化亚铁和叠氮化物反应通过分步机理进行。溴化亚铁先和叠氮化物中Nα结合,消去一分子氮气后生成金属氮烯,然后金属氮烯进攻sp2C直接形成C-N键,这是一个无能垒的过程。最后再经过氢迁移的异构化过程得到最终产物苯并咪唑。 三、第四章具体研究了溴化亚铁催化合成吲哚的反应机理,并讨论了其区域选择性问题。在这个反应中,溴化亚铁和叠氮化物作用,消去氮气形成金属氮烯,然后金属氮烯和sp3C-H键通过协同氢迁移的反应形成C-N键,在C-N键的成键过程中,sp3C-H键上的H向N迁移得到3,3-二取代吲哚。然后3,3位上的两个取代基进行选择性竞争迁移反应,最终得到产物2,3-二取代吲哚。计算结果还表明,3,3位上两个取代基的竞争优先顺序依次为：氢>苯>乙基>甲基,其中取代基苯上取代基的电子性质对迁移反应无明显影响。计算结果和实验报道是一致的。

关键词： 苯炔   氧杂蒽   吲哚   N-芳基四氢喹啉   吲哚啉   串联反应  

摘要： 氧杂蒽、吲哚、吲哚啉、四氢喹啉及其衍生物具有重要的生物和药物活性，在天然产物和药物合成中有着广泛的应用，因此，这类苯并杂环的合成引起了有机化学工作者的极大兴趣。 苯炔是一种具有高度反应活性的有机中间体，由于其结构的特殊性以及较高的反应活性，在有机合成化学和天然产物的合成领域有着广泛的应用。本论文开展了基于苯炔参与的插入-环化反应的研究，主要内容包括以下三个部分： 1、“一锅法”制备氨基氧杂蒽。以2-(三甲基硅基)三氟甲烷磺酸苯酯作为苯炔前体，在氟离子作用下原位生成苯炔，然后与水杨醛亚胺通过插入-环化串联反应制备9-氨基氧杂蒽。通过对反应条件的优化，以84%-99%的产率得到9种不同取代的9-氨基氧杂蒽化合物。通过进一步对实验结果的分析，提出了氟离子参与制取的苯炔与水杨醛亚胺反应生成氧杂蒽衍生物的串联反应机理。 2、多取代吲哚的合成。利用-氨基酮和苯炔的插入-环化串联反应，以51-99%的产率得到24种多取代N-芳基吲哚类化合物；该反应可放大到克级规模进行，产率可以达到95%；研究了反应机理，分离得到了反应中间体1,2,3-三苯基-3-羟基吲哚啉，在酸性条件下进一步脱水，即可转化为1,2,3-三苯基吲哚。 3、四氢喹啉和吲哚啉的非对映选择性合成。通过β-氨基酮和苯炔的插入-环化串联反应，以46-80%的产率制备了11种N-芳基四氢喹啉衍生物，产物以反式为主，非对映选择性大于25:1；控制反应条件，通过苯炔和-氨基酮的环化反应，以71%-92%的产率得到8种吲哚啉，产物以顺式为主，非对映选择性大于25:1。 综上，基于苯炔的插入-环化串联反应，发展了合成氧杂蒽、多取代吲哚、吲哚啉和N-芳基四氢喹啉等含氮苯并杂环的高效方法，拓宽了苯炔的应用范围，发展新的杂环合成方法学。