有机胺类化合物是一类非常重要的有机化合物,其在有机合成、有机材料、药物化学等领域都具有重要的应用价值；同时,在它们广泛存在于生命体系中,具有重要的生物学功能。因此,有机胺类化合物的研究对化学、材料、药学、生命科学等的研究均具有重要的意义。含氮杂环类化合物是一类重要的有机胺类化合物,广泛存在于生命体系并具有多样的生物活性,关于氮杂环化合物的研究是化学研究中的重要组成部分。有机胺类化合物的官能化以及构建杂环结构的成环反应等的相关研究是目前有机方法学中的热点之一。如何在温和条件下,高效、原子经济地构建含氮杂环,一直是胺类化合物研究中面临的挑战。本论文集中研究了以N-烯丙基酰胺类化合物为底物的成环反应、官能化反应,包括了成嗯唑环反应、成噻唑环反应、C(sp3)—H键活化对双键的加成反应及串联成环反应等,通过底物的选择、反应条件的变化等得到了多种不同的含氮杂环化合物。1以N-烯丙基苯甲酰胺类化合物为底物的成环反应在已有的嗯唑环和噻唑环的合成方法中,往往需要较剧烈的反应条件,且会用到昂贵且毒性大的过渡金属催化剂,研究更简便有效的无金属催化的嗯唑环和噻唑环合成方法是非常有意义的。我们期望能以N-烯丙基苯甲酰胺类化合物为底物在无金属催化的温和条件下一步构建嗯唑环和噻唑环。(1)构建嗯唑环。我们发现N-烯丙基苯甲酰胺类化合物底物在NBS为氧化剂的加热条件下,可以以较好的产率转化为相应的2,5-二取代的噁唑产物。反应无需使用严格的无水无氧条件与金属催化剂,底物适应性广,反应的产率较好,最高可达91%。反应过程中分离得到了底物中双键被溴加成的中间产物,我们依据已有的实验结果提出了一个可能的反应机理。对得到的产物,通过1H NMR、 13C NMR、HRMS和IR进行了结构的鉴定和确认,并对其中的一个新化合物进行了X-射线单晶结构分析。(2)构建噻唑环。由于噻唑与嗯唑性质相近,我们尝试了与成噁唑环反应类似的反应条件以N-烯丙基苯甲酰胺类化合物为底物合成噻唑化合物。在简单温和的条件下,对于底物苯基上含有吸电子取代基的原料,我们实现了2,5-二取代的噻唑产物的合成,反应产率较好,最高可达91%；对于底物苯基上含有给电子取代基的原料,我们实现了相应的2,5-二取代的噻唑啉产物的合成,反应产率最高可达90%。为了研究反应的机理,我们通过反应时间的控制,以含吸电子取代基的底物为原料反应,从中分离得到了反应的中间产物,发现反应优先生成了2,5-二取代的噻唑啉产物,然后再进一步氧化为相应的2,5-二取代的噻唑产物。所有得到的产物,通过1H NMR、13C NMR、HRMS和IR进行了结构的鉴定和确认。2 C(sp3)—H活化参与N-烯丙基苯甲酰胺类化合物的官能化反应C(sp3)—H键由于其较稳定的化学性质以及较差的金属配位能力,通常难于参与常见的反应。通过研究,我们发现在自由基引发剂DTBP存在的条件下,可以引发邻氧的C(sp3)—H键活化参与自由反应。以N-烯丙基苯甲酰胺类化合物为底物,我们实现了在无金属催化的条件下,邻氧C(sp3)—H键活化参与对底物中双键进行加成的反应,反应得到了ω-氨基醇／醚类产物。反应的适应性较为广泛,对于不同的直链醇类、环醇类和醚类底物都能发生相应的反应,产率最高可以达到88%。对于醇类底物得到的ω-氨基醇产物,通过简单的衍生化即可以构建苯甲酰基保护的吡咯烷环结构。通过氘代实验,我们对反应中的N-H参与的1,3-氢迁移过程进行了验证,并且提出了一个可能的反应机理。反应的所有产物都通过1H NMR、13C NMR、HRMS和IR进行了结构的鉴定和确认。3以N-烯丙基苯甲酰胺类化合物为底物的异喹啉酮的合成异喹啉酮类化合物是一类重要的氮杂环化合物,在药物化学、生命科学中有重要的应用,将C(sp3)—H活化应用于此类杂环结构的构建的报道并不多。我们发现在邻氧C(sp3)—H键活化参与的以N-烯丙基苯甲酰胺类化合物为底物的自由基加成反应中,当N-H被烷基取代时,1,3-氢迁移过程将无法发生,反应将发生进一步的串联成环过程。以N-甲基N-烯丙基苯甲酰胺类化合物为底物,我们实现了在无金属催化的条件下,邻氧C(sp3)—H键活化参与了串联成环反应得到相应的异喹啉酮产物。反应有较好的底物适应性,反应产率最高可达82%。对于苯环上含有吸电子取代基的底物可以以较高的产率得到相应的产物,对于给电子取代基,反应的产率会有所下降。基于氘代实验及相关的实验现象,我们提出了一个可能的反应机理。对得到的产物,通过1H NMR、13C NMR、HRMS和IR进行了结构的鉴定和确认,并对其中的一个新化合物进行了X-射线单晶结构分析。4含氮杂环药物苯二氮卓(Benzodiazepine)的合成基团辅助纯化(Group-Assisted Purification, GAP)方法在有机合成中的应用可以很大程度上提高我们的合成效率。我们在反应中引入GAP辅基,以便利用GAP方法简单高效地合成Benzodiazepine类化合物。以J-羟基-2-硝基苯甲醛为起始原料,我们制备了2-氨基-5-羟基二苯甲酮作为GAP辅基引入的底物。然后我们用Fmoc保护氨基,GAP辅基(NPP)保护羟基,实现了用GAP方法对反应进行后处理,并最终经历7步以59%的总产量制备合成了1,4-Benzodiazepine-2-one。反应过程中所有接有GAP辅基的化合物都可以通过良溶剂／不良溶剂混合溶剂的洗涤进行纯化。通过引入不同的氨基酸底物,我们可以制备得到带有不同取代基的最终产品。最后,GAP辅基在TBAF条件下可以非常方便地脱去。