螺环化合物结构稳定,拥有相互垂直的两环平面,在各种天然产物中都广泛存在。其具有的刚性结构使其不易发生消旋化,特定情况下,能构成不对称分子,甚至某些特殊性质如螺共轭、螺超共轭等,也是其所独具的。由于这些独特的结构与性质,螺杂环化合物在生物医药、发光材料、不对称催化等各种领域都有广泛的应用。其广泛的应用前景、新颖的结构和较高的潜在生物活性,使得有机合成化学家们对螺杂环化合物的合成有着浓厚的兴趣。同时很多螺杂环天然产物及生物活性分子中都能发现恶唑烷酮结构,它们被证明具有潜在的抗菌、抗癌、抗偏头痛的性质。针对对恶唑烷酮类化合物的药物开发与探究发现其在细菌性感染的治疗方面有着较高的应用价值。因此开发出一种简单、有效、高产率的合成恶唑烷酮类螺杂环化合物的方法极其重要,在新药的研发以及功能材料的拓展方面都有非常重要的实用价值和学术意义。而本课题便是基于氮氧杂烯丙基阳离子的探究,利用α-溴代氧肟酸盐类底物在布朗斯特碱的作用下原位生成氮氧杂烯丙基阳离子中间体,再与苯并呋喃酮进行[3+2]环加成反应生成恶唑烷酮类螺杂环化合物。鉴于恶唑烷酮类螺杂环化合物的重要性,我们对该反应进行了进一步的反应条件筛选,在模板反应的反应条件方面,尝试了各种有机碱、无机碱、溶剂,最终确定二异丙胺作碱,六氟异丙醇作溶剂,环境温度下反应12小时即以接近100%的产率得到具有螺-4-恶唑烷酮结构的产物。该反应操作简便,产率高,官能团适应性好,底物适用范围广,即使在克级规模上进行该反应,产率也不受影响。此外,通过对产物中环外双键进行结构修饰可实现产物的高度官能化,如双键的环氧化和氢化还原均能以很高的收率完成。此外,我们还将该反应用于天然产物的修饰,雌酚酮(Estrone)在我们的反应体系中能够以较高的收率和接近100%的非对映选择性得到相应的具有螺-4-恶唑烷酮结构的产物,证明了该反应在对药物中间体和具药用价值化合物的修饰方面具有极高的潜在应用价值。本研究作为氮氧杂烯丙基阳离子在[3+2]环加成领域的进一步探究,在为其反应性、参与的反应范围方面提供新的研究思路的同时,也在利用其简单易得的优点发展一系列快速建立具有生物活性的新化合物库的方法方面提供了新的见解,尤其是在对生物活性分子或天然产物的中后期修饰方面,本研究更是提供了一种便捷快速的策略。