杂环化合物种类繁多,是数目最庞大的一类有机化合物。含氮杂环化合物作为杂环化合物的重要分支,结构多样且生物活性广泛,应用于医药、农药、染料和材料化学等多个研究领域。因此,开发含氮杂环化合物的合成新方法备受关注。异腈是一类非常重要的有机合成子,性质独特,能够参与到形式多样的反应中,尤其在多组分反应和插入反应中得到广泛应用。然而,目前关于双分子不同异腈交叉杂环化反应的报道较少。本论文致力于开发双分子不同异腈交叉杂环化反应的新模式,发展吡咯并吲哚、喹啉酮、萘啶酮和菲啶等多种重要含氮杂环化合物简洁、高效的合成新策略。主要分四个章节:第一章:研究背景及选题介绍了异腈的结构和性质,总结了异腈参与的一些经典反应和新反应,并提出本文的选题依据。第二章:邻烯基芳基异腈与异腈的交叉杂环化反应本章发展了邻烯基芳基异腈与各种异腈的交叉杂环化反应,为吡咯[3,4-b]吲哚衍生物提供了高效、高原子经济性的合成新方法,并结合DFT计算提出了合理的反应机理。反应中可能涉及两分子不同异腈的“头碰头”交叉偶联生成非对称的1,4-二氮杂丁三烯中间体,随后与极化双键发生分子内[3+2]环加成反应。该串联反应不仅首次实现了两分子不同异腈间的“头碰头”交叉偶联,也首次实现了1,4-二氮杂丁三烯中间体与极化双键的[3+2]环加成反应。并且该反应还具有底物适应范围广、无需金属催化剂和100%原子经济性等优点。第三章:芳基或杂芳基异腈与α-取代的异氰基乙酰胺的交叉杂环化反应本章发展了银盐催化下芳基或杂芳基异腈与α-取代的异氰基乙酰胺的交叉杂环化反应,为结构多样的喹啉酮、萘啶酮和邻菲罗啉等含氮杂化合物提供了新颖的合成方法。根据13C标记等对照实验结果提出了该串联杂环化反应的可能机理。首次实现了银盐催化下芳基或杂芳基异腈与α-取代的异氰基乙酰胺生成烯酮亚胺中间体的反应,经1,3-氨基迁移继而产生α-亚胺基烯酮中间体,随后发生6π电环化得到最终产物。异腈与活泼亚甲基异腈一般集中于经历形式上[3+2]环合生成咪唑类化合物,而在本章中芳基或杂芳基异腈在反应过程中作为四原子合成子与α-取代的异氰基乙酰胺经形式上的[4+2]环合反应,为合成碳环并吡啶酮和杂环并吡啶酮提供了简洁、高效的新方法。第四章:邻异氰基查尔酮与1,3-二羰基化合物的串联双环化反应在DBU催化下,邻异氰基查尔酮与1,3-二羰基化合物发生氧气氧化/罗宾逊增环反应,同时构筑了吡啶环和苯环,为菲啶和二氢菲啶衍生物提供了简洁、高效的合成新方法。在对照实验中分离得到了两个反应中间体,为该串联反应的机理提供了有力的证据。产物7-羟基菲啶还可以进一步转化为7-氢菲啶、7-芳基菲啶和菲啶二酮类化合物。