过渡金属催化C-N键的构筑一直是有机合成中的重要研究课题之一,因为C-N键广泛存在于天然产物、生物活性分子、药物中间体和功能材料中。传统构筑C-N键的方法除了Ullmann和Goldberg报道的铜催化卤代烃和胺的交叉偶联方法外,Buchwald和Hartwig发展的钯催化胺基化反应也是一种有效构建C-N键的策略。这些反应存在诸多问题,如:底物需要预官能团化、苛刻的反应条件、生成大量副产物卤代盐等。近年来,基于C-H键官能团实现C-N键的合成方法由于其较高的原子利用率和区域选择性,得到了广泛关注。然而,有机分子含有多个C-H键,化学家利用在底物中引入特定导向基,来解决区域选择性问题,遗憾的是大部分导向基团在目标产物中是多余或者不利的,因此尝试无导向基团或把导向基团在反应过程中除去或者把导向基团通过化学转化并入到目标产物中是目前该领域的研究热点之一。基于此,我们发展了一种过渡金属铱催化,酸促进的C-H键胺基化和分子内环化的串联反应,以简单易得的磺酰叠氮和N-苯基苯甲脒为反应底物,合成了一系列N-磺酰基多取代苯并咪唑类化合物。该方法底物简单易得、条件温和、催化体系操作简单、经济环保、无需加入额外的氧化剂和配体。拓展了40个底物,产率高达99%,其中36个产物为未被报道过的新化合物,该方法具有较好的反应性、底物普适性、区域选择性和官能团适应性。我们还建立了一种铑催化N-Ts-2-苯基苯并咪唑与1,4-二氧恶唑酮反应生成苯并咪唑并喹唑啉稠杂环化合物。该反应体系简单,无任何添加剂、配体和氧化剂的加入,且底物适用性广、官能团兼容性好、收率高,催化剂和溶剂用量较先前报道的少。上述两种合成苯并氮杂环的合成方法,都巧妙地利用反应底物自身含氮结构作为导向基,实现了C-H键胺基化反应,并随后经分子内环化反应将导向基团离去或者并入到目标产物结构,大大提高了反应效率和简化反应步骤。更重要的是,大多数苯并氮杂环化合物具有潜在的生物活性和药物活性,在药物分子设计和有机合成方面有着广泛的应用前景。