异腈是一种含有二价碳原子且结构稳定的化合物,其二价碳原子既可以参加亲电反应,也可以参加亲核反应,形成α-加成产物(CO及卡宾的特性与此类似),这与大部分有机物的特性正好相反—亲电反应与亲核反应必须发生在不同碳原子上。异腈的独特性质,使其可以参与各类反应,制备新型杂环化合物。本文简要综述了最近几年基于异腈的多组分反应及Pd催化的异腈迁移插入反应的研究进展,在此基础上对新型杂环化合物的制备进行了研究。首先,研究了基于异腈的多组分反应合成新型杂环化合物。异腈、活化炔酯和靛红-3-活化烯烃化合物通过[3+2]环加成反应“一锅法”合成了一系列螺环羟吲哚类衍生物。该反应以THF为溶剂,无需添加任何催化剂,产率可达72-92%。此外,含有炔基的螺环羟吲哚化合物可进一步结合铜催化的Click反应,制备具有三唑结构的螺环羟吲哚类衍生物,拓展了螺环型羟吲哚类衍生物的分子多样性。其次,探索了基于异腈的多组分反应结合成环反应制备新型杂环化合物。以新型芳香可变型异腈、N-Boc氨基酸、醛和胺为原料经Ugi多组分反应生成直链多肽化合物,脱去Boc保护官能团、酰胺键活化、分子内缩合成环,“一锅法”生成哌嗪-2,5-二酮类衍生物,产率可达40-66%。该工艺避免了有刺激性气味的可变型异腈的使用,简化实验操作,并具有很好的官能团耐受性。糠胺、醛、羧酸及异腈“一锅法”生成含呋喃结构片段的Ugi产物,可进一步结合Pd催化的呋喃开环反应制备含有不饱和羰基的异喹啉酮和1,2-二氢异喹啉化合物。其中,不饱和羰基官能团可以进一步被修饰,拓展其分子多样性。在此过程中,对Pd催化的呋喃开环反应进行了工艺优化,并以筛选的最优反应条件拓展异喹啉酮和1,2-二氢异喹啉化合物的结构,两步反应最高产率可达63%。最后,研究了Pd催化的异腈迁移插入反应合成新型杂环化合物。在Pd(OAc)2的催化下,喹唑啉酮的C-Br键活化异腈迁移插入环化制备了酞嗪[1,2-b]喹唑啉酮类化合物。该工艺以Pd(OAc)2作为催化剂,不需要加入额外的配体,却能获得65-86%的收率。该反应的起始原料喹唑啉酮是在对甲苯磺酸的催化下通过基于靛红酸酐、苯肼和邻溴苯甲醛的顺次反应“一锅法”缩合制得。基于2-碘苯酚、异腈及氮丙啶的多米诺反应制备1,4-苯并氮卓化合物,产率可达42-85%；该反应历程包括：碱催化的2-碘苯酚与氮丙啶的亲核开环反应和Pd催化的异腈迁移插入反应。该工艺具有操作简单、产率高、区域选择性好和原子经济性高等优点。靛红酸酐与胺的开环反应串联Pd催化的氧化型异腈迁移插入反应“一锅法”制备2-氨基-4(3H)-喹唑啉酮类化合物,产率可达49-81%。底物探索过程中,各类胺类化合物的成功使用极大地拓展了2-氨基-4(3H)-喹唑啉酮的N-3位置的分子多样性。该工艺避免了原料难以获得,且需要多步反应的缺陷,具有产率高、区域选择性好、底物适用性好等优点。