杂环结构是许多具有生物活性分子的重要组成部分,植物中所含的植物碱、生物碱和苷类等都含有杂环结构。不仅如此,杂环化合物在药物化学中也扮演着非常重要的角色,部分杂环化合物是市场上所售药物的核心结构,因此有关杂环化合物的合成具有重要研究价值。本文在总结传统钯催化羰化Sonogashira偶联反应及其研究进展基础上,以黄酮、橙酮及喹诺酮等典型杂环结构的构筑为目标,通过影响反应的关键因子如碱、配体、羰基源等的调控与变换,发展了更为有效、便捷的合成方法。并以建构异奎宁环类化合物为目标,提出并尝试研究了茂锆Lewis酸催化三组分Aza-Diels-Alder的合成反应。本论文的具体研究内容包括:(1)发展了一种碱调控的钯催化羰化偶联选择性构筑五元杂环橙酮及六元杂环黄酮的方法。在较为温和的条件下,通过影响反应关键因素碱的变换与调控,成功地实现了产物的选择性与结构调控。实验结果表明,哌嗪加速羰化偶联后关环形成六元环产物黄酮,而三乙胺则促进羰化偶联形成五元环橙酮。在最优条件下,我们成功合成了 22例黄酮,最高收率达95%,合成了 17例橙酮,最高收率达92%,并且都具有很好的区域选择性。(2)发展了一种无一氧化碳气体、无配体参与的钯催化羰化Sonogashira偶联反应合成喹诺酮类化合物的方法。该方法以羰基金属化合物Fe(CO)5作为一氧化碳释放源,当反应中单独使用磷酸钾作为碱时,得到的为炔酮产物,而加入哌嗪后,炔酮产物即可有效地转化为环化产物喹诺酮。进一步通过机理研究发现,哌嗪加成到炔酮上的中间体是形成关环产物的关键。利用该法成功地合成了 18种喹诺酮化合物,并表现出很好的官能团容忍性,芳基、烷基、杂环芳烃等基团的喹诺酮化合物均可顺利实施。(3)提出了一种茂锆Lewis酸催化的三组分Aza-Diels-Alder反应合成异奎宁环化合物的方法。该方法通过邻氨基苯磺酸与茂锆Lewis酸的共同作用,显示出转化率较高,收率良好的特点,但exo:endo比值最高仅达85:15。