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氮氧杂环化学骨架结构独特，是构成具有生物活性天然产物和药物分子的重要结构单元，具有抗肿瘤、抗HIV、抗结核和抗疟疾等生物活性。目前，采用[5+3]环加成反应非对映体选择性地构建中等大小氮氧杂环的研究并不多见。乙烯基碳酸乙烯酯作为重要的有机合成砌块，可参与多种不同反应机制的环加成反应，广泛用于各类杂环体系的构建。本论文通过构建新型的乙烯基碳酸乙烯酯和靛红α-三氟甲基亚胺的[5+3]环加成反应，实现了骨架结构全新的氮氧杂环螺吲哚酮化合物的非对映体选择性合成。该合成方法新颖、简洁、高效，为研制和开发该类目标化合物的药用价值奠定了重要的物质基础。本论文的主要研究内容如下:
1、利用模型反应，优化反应条件
本论文选取乙烯基碳酸乙烯酯与靛红α-三氟甲基亚胺[5+3]环加成反应作为模型反应，对钯催化剂、膦配体、溶剂、添加剂、反应温度、底物投料比和催化剂上载量等各种影响反应因素进行了系统考察，确定了优化的反应条件Ⅰ[乙烯基碳酸乙烯酯/靛红α-三氟甲基亚胺/Pd(PPh3)4/PPh3/DBU=1∶1∶0.05∶0.2∶0.5(摩尔比)，1，2-DCE，常温搅拌]和反应条件Ⅱ[乙烯基碳酸乙烯酯/靛红α-三氟甲基亚胺/Pd(PPh3)4/PPh3/吡啶=1∶1∶0.025∶0.1∶2(摩尔比)，1，2-DCE，加热回流]。研究结果表明，在反应条件Ⅰ下，模型反应可同时生成顺式和反式两种目标产物;在反应条件Ⅱ下，模型反应只生成一种反式目标产物(dr＞20∶1)。
2、[5+3]环加成反应底物普适性的考察
通过变换反应底物，系统考察了乙烯基碳酸乙烯酯与靛红α-三氟甲基亚胺[5+3]环加成反应的底物普适性。在反应条件Ⅰ下，通过反应底物拓展，共计合成了29个顺式目标产物和29个反式目标产物。在反应条件Ⅱ下，通过底物拓展，共计合成了29个反式目标产物(dr＞20∶1)。通过X-射线单晶衍射确定了目标化合物的相对立体化学构型。同时，根据X-射线单晶衍射确定的反应中间体结构，推测了[5+3]环加成反应的反应机制。目标化合物和反应中间体的化学结构均经1HNMR，13CNMR和HRMS等分析方法进行表征和确证。
1、利用模型反应，优化反应条件
本论文选取乙烯基碳酸乙烯酯与靛红α-三氟甲基亚胺[5+3]环加成反应作为模型反应，对钯催化剂、膦配体、溶剂、添加剂、反应温度、底物投料比和催化剂上载量等各种影响反应因素进行了系统考察，确定了优化的反应条件Ⅰ[乙烯基碳酸乙烯酯/靛红α-三氟甲基亚胺/Pd(PPh3)4/PPh3/DBU=1∶1∶0.05∶0.2∶0.5(摩尔比)，1，2-DCE，常温搅拌]和反应条件Ⅱ[乙烯基碳酸乙烯酯/靛红α-三氟甲基亚胺/Pd(PPh3)4/PPh3/吡啶=1∶1∶0.025∶0.1∶2(摩尔比)，1，2-DCE，加热回流]。研究结果表明，在反应条件Ⅰ下，模型反应可同时生成顺式和反式两种目标产物;在反应条件Ⅱ下，模型反应只生成一种反式目标产物(dr＞20∶1)。
2、[5+3]环加成反应底物普适性的考察
通过变换反应底物，系统考察了乙烯基碳酸乙烯酯与靛红α-三氟甲基亚胺[5+3]环加成反应的底物普适性。在反应条件Ⅰ下，通过反应底物拓展，共计合成了29个顺式目标产物和29个反式目标产物。在反应条件Ⅱ下，通过底物拓展，共计合成了29个反式目标产物(dr＞20∶1)。通过X-射线单晶衍射确定了目标化合物的相对立体化学构型。同时，根据X-射线单晶衍射确定的反应中间体结构，推测了[5+3]环加成反应的反应机制。目标化合物和反应中间体的化学结构均经1HNMR，13CNMR和HRMS等分析方法进行表征和确证。