吲哚骨架是自然界中最为丰富和重要的杂环结构之一,如在神经递质血清素、临床抗癌药物长春碱中皆含有此类骨架结构。吲哚类衍生物还是许多生物活性分子、药物以及功能材料的核心结构,在药物化学、功能材料和农业化学等领域存在着广泛的应用。自发现吲哚类化合物广谱的生物活性作用以来,有机化学界一直致力于吲哚骨架的构建及其官能化修饰等研究工作,发展了一系列新颖高效的合成与结构修饰方法。近年来,铜催化偶联反应已经成为构建碳-碳、碳-杂共价键最有效和直接的方法之一,在医药、农药、染料及日用化工品等领域中得到了广泛的应用。通过廉价铜催化串联反应方式以“原子经济性”和“步骤经济性”的方式合成吲哚衍生物受到越来越多人的重视,此研究领域具有重要的学术意义和潜在的应用前景。论文以碘代芳香烃和烯胺为起始原料,在碱性条件下,通过铜催化分子间乌尔曼碳-氮偶联反应以及分子内脱氢碳-碳偶联反应,以“一瓶”方式合成得到了吲哚类衍生物。以碘苯和(Z)-3-苯基-3-氨基丙烯酸乙酯进行的偶联反应为模板,在充分探索了催化剂、配体、碱、溶剂、温度等控制条件对反应影响的基础上,发现该“一瓶合成吲哚法”的优化条件为:以二甲基亚砜为溶剂,10 mol%的CuI作为催化剂、35 mol%的2-联苯基二环己基膦作为配体,两当量的KHC03作为碱,在130 ℃下反应48小时即可生成2-苯基吲哚-3-甲酸乙酯目标产物,产率可达到88%。在获得优化条件的基础上,通过改变芳基卤代烃和(Z)-3-芳基-3-氨基丙烯酸酯底物的结构,论文对该合成方法的普适性和局限性进行了深入研究,合成得到了 25种多取代吲哚衍生物。实验研究表明该合成方法具有良好的普适性:(1)氯代、溴代和碘代芳烃都能有效进行此类反应,其活性次序为:碘代芳烃>溴代芳烃>氯代芳烃。(2)对碘代芳烃底物而言,芳香环上连有吸电子及供电子取代基团底物都能顺利进行反应,产率在60-90%之间变化。(3)对间位取代芳基碘底物,反应存在区域选择性,区域选择性在1:1到1:1.7之间变化。(4)对(Z)-3-氨基丙烯酸酯底物而言,3位各种芳基取代的底物都能顺利进行,生成产物的收率在65-81%之间,芳基取代基团的电子效应对反应影响不大。通过控制实验,论文初步探讨了该串联反应可能的历程:在一价铜的催化作用下,芳基卤代烃首先与(Z)-3-芳基-3-氨基丙烯酸酯发生Ullmann碳-氮成键反应生成N-芳基化中间产物;随后,一价铜在优化反应条件下进一步促进分子内脱氢交叉偶联反应形成碳-碳共价键并完成多取代吲哚产物的合成。本论文报道的合成吲哚类衍生物的方法具有催化剂廉价、操作简便、实用高效等优点,为金属铜催化合成吲哚杂环化合物增添了一种新的方法。