本论文主要以Schmidt重排反应作为研究的切入点,对菲并吲哚里西啶类生物碱(R)-(-)-antofine以及(R)-(-)-tylophorine进行了全合成研究,并首次实现了酰基硅烷与烷基叠氮的Schmidt重排反应。论文内容包括三个部分:1.生物碱antofine与tylophorine的合成策略回顾;2.(R)-(-)-antofine与(R)-(-)-tylophorine的合成研究;3.烷基叠氮参与的酰基硅烷的Schmidt重排反应研究。在第一章中,主要介绍了以antofine和tylophorine为代表的菲并吲哚里西啶类生物碱的分离以及活性,并按照生物碱骨架构建过程中环系闭合的先后顺序,将此类生物碱的合成策略分为ABC-D-E、ABC-E-D、ABC-DE、ABDE-C的策略,还对如上策略在2012年后的应用情况进行了简要的回顾。背景调研表明:生物碱Antofine与Tylophorine中虽然只有一个立体化学中心,但在对其进行手性合成时,一般采用的是手性助剂或者手性起始原料策略,手性催化策略欠缺。因此,寻求更为高效的手性催化策略在更为温和的反应条件下进行此类生物碱的合成十分必要。在第二章中,主要以烯丙醇的不对称催化加氢反应与醛的Schmidt重排反应作为关键步骤开展了(R)-(-)-antofine 与(R)-(-)-tylophorine 的合成研究。其中,(R)-(-)-antofine 的合成策略如下:以已知的菲醛作为起始原料,与取代膦酯发生Homer-Wadsworth-Emmons反应,生成共轭烯酯;将共轭烯酯还原成烯丙醇,随后对其进行不对称加氢反应研究,以81%ee值得到加氢产物,并进一步通过重结晶方法使得产物的ee值富集到99%;将手性加氢产物通过叠氮化反应以及羟基的氧化反应生成了手性ω-叠氮醛;改进反应条件,使得醛的Schmidt重排反应选择性提高,目标甲酰胺的收率可达87%;最后通过甲酰基的脱除与Pictet-Spengler环化反应实现R-(-)-antofine的合成。整个合成通过7步化学转化,总收率为19%。使用类似的策略,还完成了R(-)-tylophorine的合成,其总收率为14%。本论文对菲并吲哚里西啶类生物碱所发展的合成策略主要特点包括如下:1.使用了不对称催化策略构建手性中心;2.Schmidt重排反应构建E环;3.Pictet-Spengler环化反应构建D环。在第三章中,主要研究了酰基硅烷与叠氮化合物的Schmidt重排反应,研究表明:叠氮基团优先进攻硅酰基形成氨基重氮盐中间体,随即发生氮气脱除与硅基1,2-迁移至氮原子上,酸性情况下硅基将最终脱除生成相应的酰胺产物。形式上来看,在Schmidt重排过程中,烷基迁移完全被抑制。另一种可能的反应机制是酰基硅烷优先发生硅基脱除生成醛,并进一步与烷基叠氮化合物发生Schmidt重排反应,同样可以生成对应的酰胺产物。后续的对比实验表明,醛与烷基叠氮的反应效率极低,且酰基硅烷在酸性情况下无法有效生成对应的醛,排除了后一种反应过程的可能性。在本论文中,一共制备了 9种酰基硅烷和5种叠氮化合物,交叉进行了 23个重排反应,酰胺产物的收率在74%-99%之间。通过本研究,Schmidt重排反应的亲电试剂被进一步从醛、酮以及羧酸拓展至酰基硅烷。与醛、酮的分子间Schmidt重排反应相比,酰基硅烷参与的分子间Schmidt重排反应生成酰胺的收率更为显著。