金属卡宾是一种在有机合成中应用十分广泛的中间体,通常来源于重氮化合物,多样化的反应活性使其在复杂分子的构建中起着重要的作用。此外,各种金属卡宾参与的环加成反应在环状化合物的合成中展现了其优势,可以直接构建3-7,甚至更大的环状结构。本论文主要研究烯基重氮化合物和共轭烯炔酮作为卡宾前体参与的催化环化反应,发现新型卡宾转化反应,构建结构多样的杂环、多环化合物。具体内容包括以下两部分:第一部分研究了烯基重氮参与的环加成反应:发现了 α-卤代酰腙衍生而来的偶氮烯烃可以与烯基重氮发生[4+2]环加成反应,且该反应可以由催化剂控制得到不一样的反应结果,同时也为四氢哒嗪和四氢二氮杂(?)类化合物的合成提供了一种有效的方法。机理研究发现α-卤代酰腙在碱的作用下能原位生成偶氮烯烃中间体,当在反应中加入烯基重氮或者催化形成的环丙烯时,可以有效促使这样一个分子间[4+2]环加成反应的发生,从而得到四氢哒嗪类的产物。第二部分研究了铜催化的烯炔酮环化反应:首次报道了铜催化分子内共轭烯炔酮的串联环化反应,该反应为取代茚的获取提供了一个快速有效的合成路径。此外,我们通过详细的机理实验和密度泛函理论计算去研究其反应过程。发现该反应首先通过铜催化共轭烯炔酮的5-exo-dig环化得到呋喃取代的铜卡宾中间体,随后发生二烯-卡宾环化(一步反应但包含铜卡宾的6π环化和还原消除两个过程)和1,5-氢迁移得到最终的取代茚产物。