含氟氮杂环是一类重要的化合物,在医药、农药、材料化学等方面都有着重要应用,然而天然的含氟氮杂环化合物特别少,因此发展多种含氟氮杂环的制备方法就成为非常重要的工作。目前制备含氟氮杂环的方法主要有直接氟化法和含氟砌块法。由于直接氟化法存在化学选择性差,反应条件复杂、底物范围受限等问题,故含氟砌块法就成为一种制备含氟氮杂环非常重要的方法。在目前众多的含氟砌块中,氟烷基重氮由于其高反应活性,反应的多样性脱颖而出,特别是近10年关于氟烷基重氮的相关研究一直备受关注,然而氟烷基重氮也存在着不稳定,易爆炸,容易二聚等诸多亟待解决的问题。因此寻找一种更加安全、高效的利用氟烷基重氮的方法就成为一项非常重要的研究工作。磺酰腙一直都被认为是一种非常好的重氮化合物前体,合成氟烷基磺酰腙并将其应用于氟烷基重氮的众多反应中,就成为解决上述问题的重要方法。我们课题组一直致力于磺酰腙化学的研究,并成功制备了一系列氟烷基磺酰腙。以此作为氟烷重氮化合物前体,我们实现了与烯烃、烯丙基硫醚、炔丙基硫醚等一系列底物的反应。在此基础上,本论文主要聚焦于氟烷基磺酰腙作为一种新型含氟砌块的相关反应研究,通过合成多种类型的含氟氮杂环,既提供了相关化合物的合成的重要方法,也证明了其丰富的反应性,为以后氟烷基磺酰腙的应用以及含氟氮杂环的合成提供了新的思路与方法。本论文的研究内容主要分为以下三个部分:第一部分,氟烷基磺酰腙与胺的[4+1]脱氟环化反应研究。首先以多氟烷基磺酰腙和伯胺为底物,合成了5-氟烷基1,2,3-三氮唑化合物。该反应底物范围宽泛,无论是烷基胺还是芳胺都能得到目标产物,此外,该反应还具有无需过渡金属,底物廉价易得、条件温和、反应高效等优势,因而可以视为传统合成方法的重要进展。同时对氨基酸、药物分子以及复杂分子后修饰,以及药物分子类似物的合成都证明了该方法的实用性。我们的方法解决了传统方法中需要使用有毒、易爆的叠氮化物作为底物,产物存在区域异构等问题。在此基础上,我们继续尝试了二氟甲基磺酰腙与胺的脱氟环化反应,并制备了1-取代1,2,3-三氮唑化合物。该方法同样具有非常好的底物适用性,对于带有羧基、羟基、酯基的底物都能以很好的收率得到目标产物。该方法解决了传统方法中需要使用易燃、易爆乙炔气体的问题,推动了该类化合物合成方法的发展。第二部分,三氟甲基苯磺酰腙与炔烃的[3+2]环化反应研究。使用三氟甲基苯磺酰腙作为三氟甲基重氮甲烷前体,通过碱催化缓慢释放三氟甲基重氮与炔烃反应,制备了3-三氟甲基吡唑化合物。烷基炔烃、芳基炔烃、内炔烃都能很好的参与反应,且区域选择性单一。克级制备以及对药物分子塞来昔布的合成,证明了该方法在药物合成中的应用价值。该方法解决了传统方法中存在区域选择性差、需要使用有毒、易爆炸重氮化合物的问题。第三部分,氟烷基苯磺酰腙与芳基重氮盐的[3+2]环化反应研究。我们以单氟甲基苯磺酰腙和二氟甲基苯磺酰腙为底物,首次一步、高效的制备了单氟甲基和二氟甲基四氮唑化合物。以三氟甲基苯磺酰腙为底物的反应,解决了目前方法中需要使用具有危险性底物的问题。同时,后续对于多氟烷基四氮唑的制备,则解决了目前缺乏相关合成方法的问题。该方法也可从伯胺出发一锅制备目标产物,并用于药物分子的后修饰。