含氮杂环化合物既是天然产物及药物的基本骨架,也是一类极其重要的有机合成中间体,因而一直受到化学工作者的关注。与常见的五元或六元氮杂环化合物相比,七元氮杂环化合物同样具有很高的生物活性及医药价值。因其中间体在热力学和动力学两方面都处于不利的竞争地位,所以通过分子内直接环化的方式合成七元环状化合物相对困难。基于上述原因,寻找简洁、高效的方法构建此类化合物已成为合成领域的重要课题之一。环加成反应是构建环状化合物最重要、最直接的方法之一。该反应在形成新化学键的同时往往伴随着良好的区域选择性、立体选择性和原子经济性,因此在有机合成中占有重要地位。串联反应因其反应效率高,反应中间体不需分离等优点,常被用于一步法构建两个或多个新化学键。本论文利用环加成反应及串联反应等策略合成了多种含氮杂环化合物。论文具体内容包括炔烃与氮杂环丙烷及其衍生物的环加成反应以及N-芳基丙烯酰胺的1,2-双官能团化反应。本论文内容将在如下七章进行详细阐述:(1)论文第一章介绍了几类常见的七元杂环化合物以及吲哚-2-酮化合物的合成方法。所介绍的杂环化合物包括七元氮杂环化合物(Azepines)、己内酰胺型七元氮杂环化合物(Azepinones)、七元双氮杂环化合物(Diazepines)、七元氧杂环化合物(Oxepines)、七元氮氧双杂环化合物(Oxazepanes)以及吲哚-2-酮类化合物(Oxindoles)。(2)论文第二章发展了一种六氟锑酸催化的[3+2+2]环加成反应。该反应以良好的收率、化学选择性和区域选择性合成出一系列七元氮杂环化合物(Azepines)。通过控制反应试剂的加入顺序、反应时间和反应温度等条件,该催化体系可实现一分子氮杂环丙烷与两分子相同炔烃或不同炔烃的[3+2+2]环加成反应。(3)论文第三章发展了一种银催化下γ-氨基酮与炔烃的[5+2]环加成反应。该反应底物范围广泛,通过一步法生成四个新化学键。反应后水作为唯一的副产物,对环境友好。该反应为合成一系列七元氮杂环化合物提供了一条简洁、高效的途径。(4)论文第四章发展了一种三价铑催化下芳基吡咯化合物与中间炔烃的[3+2]环化反应。该反应经过芳基C(sp2)-H键官能团化、分子间环化以及烷基铑中间体的质子化等反应,最终生成具有生物活性及医药价值的螺环化合物。该反应的最优条件为:5 mol%的二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(III)二聚体做催化剂,20 mol%的六氟锑酸银做助催化剂,1.2当量的醋酸铜做氧化剂,3当量的水做添加剂,80oC下,二氯乙烷做溶剂,反应12小时。该反应以良好的收率及区域选择性合成出多种螺环化合物。(5)论文第五章发展了一种无金属条件下,叔丁基过氧化氢(TBHP)氧化下N-芳基烯酰胺与羰基化合物C(sp2)-H键的氧化偶联反应。该反应通过生成两个C(sp2)-C(sp3)键从而实现N-芳基烯酰胺烯基部分的1,2-酰基化/芳基化反应。同位素效应实验表明羰基化合物C(sp2)-H键的切断步骤是该反应的决速步。相关机理验证实验说明该反应经历自由基过程。本反应为羰基化合物与烯烃的氧化偶联反应提供了一种新方法,为合成吲哚-2-酮类化合物提供了一条直接、高效的途径。(6)论文第六章发展了一种过氧化二叔丁基(DTBP)氧化下N-芳基烯酰胺与苄基化合物C(sp3)-H键的氧化偶联反应。该反应以三氯化铱做促进剂,过氧化二叔丁基做氧化剂,120 o C下,反应12小时即可完成N-芳基烯酰胺的1,2-烷基化/芳基化反应进而合成多种吲哚-2-酮化合物。机理验证实验证明反应经历自由基过程。同位素效应实验表明苄基C(sp3)-H键的切断步骤是该反应的决速步。实验中所添加的路易斯酸对反应过程中的自由基起有良好的稳定作用。(7)论文第七章发展了一种末端炔烃与烷基钯中间体的烷基化反应。该反应以三苯基膦氯化钯及氯化亚铜做催化剂,三乙胺做碱,甲苯做溶剂,室温下反应12小时即可完成N-(邻碘芳基)烯酰胺与末端炔烃的1,2-炔基化/芳基化反应进而生成吲哚-2-酮化合物。该反应为烷基钯中间体在有机合成中的应用提供了参考。