意大利科学家Catellani教授于1997年开发出一种钯和刚性降冰片烯协同催化的方法可以同时实现卤代芳烃邻位和原位的选择性官能化,该类反应也因此被命名为Catellani反应。在过去的二十多年中,Catellani反应引起了有机化学家的极大关注,取得了许多重要的研究进展,成为一种广泛使用的合成策略。本篇论文围绕Catellani反应进行探索,主要分为四氢异喹啉的合成和氯代芳烃的双官能化两部分内容:1.四氢异喹啉结构单元是一类非常特殊的骨架,在药物分子的合成以及天然产物分子的构建中扮演着重要的作用。这里,我们成功实现了以氮杂环丙烷作为烷基化试剂的Catellani/Heck/aza-Michael串联反应,高效完成了四氢异喹啉类化合物的合成。该反应条件十分温和、原料来源丰富、底物适用范围广泛、官能团兼容性好并且可以进行克级制备。另外,此反应首次使用廉价易得的内酰胺类型的降冰片烯衍生物作为Catellani反应的共催化剂,并且其用量只需要20 mol%。该反应最大的特色在于,烷基和芳基取代的氮杂环丙烷作为底物,进行反应时均有着优秀的区域选择性和非对映选择性,分别生成1,3-顺式取代和1,4-顺式取代的四氢异喹啉类产物。2.在钯催化的交叉偶联反应中,卤代芳烃体现出不同的反应活性,依次为Ar I＞Ar Br》Ar Cl。因此,传统的Catellani反应大多数以碘代芳烃作为底物。近年来,也有一些溴代芳烃参与的Catellani反应的报道。但是截至目前,仍然无法克服氯代芳烃的限制。然而,在卤代芳烃中,氯化物是最为常见的一类,因为它们的成本较低,而且可用化合物的种类更多。这里,我们首次将氯代芳烃作为新型的底物应用于Catellani反应合成多取代芳烃。在钯和降冰片烯协同催化下,我们实现了氯代芳烃邻位和原位同时官能化,生成邻位烷基化且原位Heck偶联的多取代芳烃产物。通过对简单降冰片烯进行结构修饰,我们发展了一种新型的酰胺类降冰片烯衍生物,该衍生物的发现及使用是成功实现氯代芳烃的Catellani反应的关键。该反应底物适用范围广泛、能兼容各种官能团并且可以实现克级规模的合成,为工业化生产提供了可能。更为重要的是,这一新发现为Catellani反应的发展开辟了一片崭新的空间。