邻醌作为一类重要的多功能合成子,被广泛应用于天然产物的合成、药物制剂的开发和功能材料的性能改进等领域。邻醌具有独特的反应活性与潜力,其转化与应用受到科研工作者的广泛关注。虽然邻醌参与的亲核加成反应、串联反应、开环反应、环化反应已经取得了一系列进展,但是仍处于初步阶段。进一步探索邻醌绿色、高效、经济、新颖的转化模式,发展其在新反应中的应用和深入的机理研究仍然是有机化学家关注的热点和难点。与此同时,苯并杂环是一类重要的分子骨架,在生物活性分子、AIE结构单元和新型传感器等领域扮演着不可替代的角色。因此,开发邻醌参与的构建苯并杂环的新反应模式,不仅可以拓宽邻醌的应用范围,推动醌化学的发展,而且在化学化工、医药农药和功能分子等领域具有重要的理论意义和应用价值。基于对邻醌化学的浓厚研究兴趣,我们以邻醌作为合成砌块,以绿色可持续发展理念为指导思想,以高效率、高选择性和高步骤经济性的合成具有广泛应用价值的功能分子为目标,开发了邻醌作为合成子参与的绿色、高效、经济、新颖的反应模式,构建了苯并噁烷、苯并噁唑和7-羟基苯并噁唑这三类苯并杂环化合物。具体研究内容包括以下三个部分:第二章:发展了钯催化邻醌和N-对甲基苯磺酰腙[4+1]环化反应,高效构建一系列苯并噁烷衍生物的新方法。该反应可能经历了羰基叶立德、芳构化以及分子内亲核加成等过程,首次实现了在同一个金属卡宾碳上构建两个碳氧键。该方法具有操作简单、克级规模制备、底物适用性广等优点。第三章:实现了无金属条件下邻醌、醛和盐酸羟胺[3+1+1]环化反应,化学选择性的合成苯并噁唑类化合物。该反应利用廉价易得的无机物盐酸羟胺作为氮源,克服了使用有机胺作为氮源构建苯并噁唑衍生物的不足,符合绿色化学的发展理念。此外,我们通过X-ray单晶衍射进一步确定了反应关键中间体邻苯醌肟的构型。该合成策略具有无金属催化,操作简单,官能团兼容性好,原料廉价易得等特点,为苯并噁唑衍生物的构建提供了一种新颖且实用的合成路径。第四章:通过C-H胺化策略,实现了邻醌、醛、盐酸羟胺和水[2+1+1+1]四组分环化反应,发展了一种高化学选择性、高产率直接合成不同类型的7-羟基苯并噁唑化合物的新方法,为一步构建7-取代苯并噁唑化合物及其进一步修饰以合成更为复杂的功能分子提供了有力的参考。该反应具有条件温和、无金属催化,可操作性强,底物适用性广等特点。值得注意的是,氘带标记实验证明水既作为反应溶剂又作为苯并噁唑骨架中氧原子的来源。