自由基反应是当今有机化学的研究前沿和热点领域之一,在天然产物的全合成、碳环、杂环化合物的构筑以及功能有机小分子的合成等方面具有广泛地应用,这得益于自由基反应具有反应条件温和、高底物官能基的耐受性、广泛的溶剂兼容性以及季碳骨架构筑的有效性等优点。本论文研究了氧化剂诱导下的自由基反应,构筑了吡啶、吡唑、重氮茚骨架,合成了相应的杂环化合物。所用的自由基合成策略最大限度的使反应底物转化为目标分子,避免中间体分离,充分体现了反应的原子经济性、合成高效性和环境友好性。本论文由四部分组成。第一部分介绍了自由基反应在氮杂环构筑中应用的研究现状,主要描述了吡啶、吡唑及重氮茚衍生物等合成方面的研究进展。此外还阐述了本论文的选题依据、意义、创新点和研究方法。第二部分介绍了TBHP/I₂介导下全取代吡啶的高效合成。该反应以TBHP为氧化剂,I₂为催化剂,乙腈作为溶剂,使用具有多个活性位点的芳基亚乙烯基丙二腈与N-甲基芳胺进行反应,经历四组分氧化脱氢偶联过程,高效合成了未见文献报道的全取代吡啶衍生物,产率优良,且后处理方便。第三部分描述了磺酰基取代吡唑衍生物的氧化合成。以芳甲酰乙腈和芳基磺酰肼为原料,利用TBAI/TBHP催化氧化体系,乙腈为溶剂,室温下经历自由基参与的[3+2]环化,高效合成了一系列吡唑衍生物,产率优良,且反应条件温和。第四部分阐述了磺酰自由基诱导的新型重氮茚衍生物合成。反应以2-苯基乙炔基芳醛和芳基磺酰肼作为原料和无水TBHP/TBAI为催化氧化体系,无水乙腈和DMSO为混合溶剂,经历磺酰自由基诱导的加成和5-exo-trig环化等过程,转化为重氮茚衍生物。通过控制实验研究表明该反应涉及自由基反应机理。将合成的重氮茚衍生物进一步应用,使其与苯基硼酸反应,成功得到了联胺衍生物。所有合成产物的结构均经过红外光谱、核磁共振、高分辨率质谱的确证,并提出了可能的自由基反应机理.上述反应为合成具有潜在生物活性的氮杂化化合物提供了新颖且有效的合成方法。