基于对环境友好化学反应与工艺的迫切需求,碳氢直接官能团化应运而生并取得了巨大发展,成为化学工作者构建复杂结构分子的有力工具。近年来,一种原子经济性的“[1,n]-负氢迁移/环化”策略由于可以远距离活化C(sp3)-H键并生成重要的杂环化合物而受到广泛关注,但是此策略通常需要昂贵的催化剂参与,且构筑的产物结构较为单一,一定程度上限制了负氢迁移/环化策略的推广与应用。因此拓展底物类型,特别是寻求新型的负氢受体,并采用廉价的催化剂促进反应,进而构建结构新颖的杂环化合物仍然是一个严峻的挑战。因应这一挑战,本论文通过合理的反应设计,创新性地拓展了负氢受体的类型,利用[1,5]-负氢迁移/环化策略发展了一系列构筑六元环、七元环、中环和大环等多种含氮杂环骨架的新反应,合成了一系列结构新颖的含氮杂环化合物。(1)开发了条件和底物控制的[1,5]-负氢迁移/[1,7]-环化反应。2-吲哚基芳基甲醇经由酸催化的[1,5]-负氢迁移/[1,7]-碳碳环化、[1,5]-负氢迁移/[1,7]-碳氮环化、[3+3]环化等不同路径,形成了一系列吲哚并氮杂、吲哚并二氮杂以及多环双吲哚衍生物。(2)开发了酸催化的[1,5]-负氢迁移/[1,8]-环化反应。4-吲哚基芳基甲醇经由串联的脱羟基/负氢迁移/环化过程高效构筑了吲哚中环骨架,通过对负氢供体结构的简单调控,底物经由脱羟基/负氢迁移/环化/质子化/扩环及去质子异构化的连续过程生成吲哚大环结构,从而实现了一系列吲哚稠合的中环及大环化合物的发散合成。(3)开发了亚甲胺叶立德参与的[1,5]-负氢迁移/[1,7]-环化新反应。氨基丙二酸酯盐酸盐和邻胺基苯甲醛经由FeCl3催化的串联的缩合/[1,5]-负氢迁移/[1,7]-环化过程,生成了一系列具有潜在生物活性的苯并[1,4]-二氮杂类化合物。(4)开发了 BF3·Et2O催化的串联缩合/[1,5]-负氢迁移/[1,6]-环化新反应,以假吲哚和邻胺基苯甲醛为原料,实现了对假吲哚骨架的多样化修饰,立体选择性地合成了一系列具有潜在生物活性且结构新颖的假吲哚-四氢喹啉偶联体。(5)开发了一种高效的、BF3·Et2O催化的[1,5]-负氢迁移/[1,6]-环化新反应,以邻胺基肉桂基蒽酮为原料,实现了对蒽酮的螺氮杂环修饰,高产率地合成了一系列结构新颖的螺四氢喹啉-蒽酮衍生物。(6)开发了一种新型且简便的无催化剂参与的串联缩合/[1,5]-负氢迁移/[1,6]-环化新反应,以4-羟基香豆素和邻胺基苯甲醛为原料,高效地实现了对香豆素的螺氮杂环修饰,立体选择性地合成了一系列结构新颖的螺喹诺里西啶-香豆素衍生物(61-91%)。