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过渡金属催化的异腈插入反应是异腈化学领域的研究热点之一,它为天然产物的全合成、含氮杂环骨架的构建、新型药物的研发和材料科学领域提供了新的方法与策略,并得到了广泛的应用。本文重点研究设计了多种Co(II)及其衍生的无金属催化下的异腈参与的氧化偶联反应合成了不同结构的含氮化合物。本论文工作分以下7个部分:(1)在第二章节中介绍了利用廉价易得的钴(II)催化剂代替Pd(II)催化异腈与邻氨基苯酚衍生物的氧化偶联反应,一步高效的构建C-N与C-O(S,N)键,合成具有许多药物分子和天然产物的核心骨架的2-氨基苯并噁(咪,噻)唑。(2)第三章中介绍了在超声辐射下钴(II)催化的异腈化合物与胺反应发现异腈插入N-H键形成次胺阳离子中间体,高效的实现尿素、硫脲等衍生物的绿色合成。实现了异腈与不同亲核试剂分子间的氧化偶联反应。(3)紧接着在超声辐射条件下研究了钴(II)催化的异腈与双分子胺类化合物的氧化插入反应。该方法可以一步高效的形成两个新的C-N键,生成胍基衍生物,具有较高的原子经济性与反应步骤经济性。该方法还成功的应用到合成光学纯的胍基化合物,为其在小分子催化的不对称反应中的应用奠定了基础。(4)第五章研究了在无金属催化下,利用I2/CHP促进异腈插入氨基化合物发生氧化偶联反应高效的构建C-N键,实现了化学选择性的合成碳二亚胺衍生物和1,3-二氮杂环丁烷-2,4-二亚胺衍生物。该方法不仅在无金属催化的氧化体系中实现了异腈的插入反应,还提供了一种高效便捷的合成各种功能化碳二亚胺衍生物和1,3-二氮杂环丁烷-2,4-二亚胺衍生物的方法。(5)第六章节中利用腙在廉价易得的NIS/CHP作用下与异腈发生[4+1]环加成反应,有效的构建了具有5-氨基吡唑为核心骨架的衍生物。该方法在无金属催化的氧化体系中实现了通过腙原位生成1,2-偶氮-1,3-二烯然后与异腈发生的插入环化反应,具有较高的原子经济性与反应步骤经济性,高效的实现了C-N键的构建。该方法还成功应用于一步构建含有三苯胺母核的三臂氨基吡唑化合物的设计合成,研究发现其具有潜在的制备绿光有机光电材料的性能。(6)在第七章节中介绍了利用Co(acac)2/O2催化体系使异腈发生氧化偶联反应绿色高效的合成菲啶类衍生物。实现了苯环的sp2C-H功能化,扩展了Co(II)催化剂在异腈氧化偶联反应中的应用。(7)在第八章中利用不同的廉价易得的过渡金属催化剂实现了条件控制的化学选择性合成结构多样的含氮杂环化合物。在Co(acac)2/TBPB催化下的单分子异腈氧化偶联反应绿色高效的合成新型的N3-喹唑啉叶立德。在Ni Cl2/Tempo催化下的双分子异腈氧化偶联反应高效的合成具有潜在生物、药物活性的吡唑并喹唑啉衍生物。