近年来,自由基反应在有机合成中占有重要地位。区别于一般方法,此类反应可以合成热力学较不稳定产物,反应时又不受位阻影响且条件温和,因此具有极大的发展潜力。另外,自由基发生加成或环化反应时不受β-裂解影响特点的发现使自由基反应的适用范围得到了提升。因此,发展一种应用自由基反应原理的合成氨基氯化衍生物的合成方法是一项十分有意义的工作。带有氨基氯化物结构的分子不仅广泛存在于生物体内,具有丰富的生物活性,而且在有机合成中多为重要的合成中间体,因此在有机化学合成中占有非常重要的地位。以往合成氨基氯化物的方法或使用金属试剂,或大量使用氧化剂,或在底物选择上具有巨大的局限性。因此,发展一种简单、高效且具有良好普适性的氨基氯化衍生物合成方法是十分必要且迫切的。本文首先发展了一种氮自由基通用生成方法,自由基对分子内不饱和碳碳双键、碳碳三键加成反应,生成多种1,2-氨基氯化物,并以此课题为基础学习并掌握了科学研究所必需的技能和专业知识。总结如下:(1)以a为标准底物(见图一),考察了不同变量及变量使用量对于环化反应的影响,从而确定了含氮底物氧化生成自由基并进行环化加成反应的最佳条件。(2)考察了该反应对多种含氮底物、活泼烯烃及苯环取代基的适用性,展示了该反应温和、通用、高效等优点。(3)设计自由基探针反应,验证了反应原理是自由基原理,并对产物在有机合成中的应用简单举例。在上述工作完成后,我们将关注点集中在如何应用更加绿色环保的电化学合成方法产生氮、硫、磷等杂原子自由基,并使之发生分子内环化反应,由简单底物出发,一步合成具有生物活性或具有药用价值的化合物分子。苯并噻唑和噻唑并吡啶类化合物在有机材料和制药领域具有十分广泛的应用价值。如何通过电化学方法制备活性自由基中间体并合成此类化合物,成为我们新的科研目标。在一年半的探索研究后,我们发展并发表了既不需要金属也不需要当量氧化剂的电化学合成方法(见图二),这种方法应用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)做催化剂,广泛而高效的以硫代酰胺类化合物为底物合成苯并噻唑和噻唑并吡啶类化合物。我们更对此方法的发生机理进行了探讨,分别进行了自由基探针试验、循环伏安实验、控变量滴定实验并辅以理论计算数据。根据实验结果,我们认为硫代酰胺类底物经过内电子转移途径被TEMPO+氧化为中间体(第三章详述),形成的中间体最终发生S-O键均裂产生亚胺硫自由基,最终亚胺硫自由基向苯环临位发生加成环化反应,完成C-S键的构筑从而生成苯并噻唑类或噻唑并吡啶类目标化合物。