含氮杂环化合物广泛存在于天然产物、药物及光电材料结构中。因此发展一些高效构建该类结构的方法具有实际的重要意义。传统构建含氮杂环的方法,一般需要相对苛刻的反应条件,比如高温,强酸或强碱等。因此,过渡金属催化的基于炔烃环化构建含氮杂环化合物的方法吸引了众多有机化学家的关注。因为其反应条件温和,且使用简单的起始原料就可构建复杂环系。但是该类反应同时也存在巨大的挑战,反应过程通常会产生化学或区域选择性,且选择性难以控制,产物通常是两种甚至多种混合物,大大降低了反应效率,也使得反应适用范围受到很大限制。因此发展一些既可以控制反应选择性,又可以调控分别获得不同的产物的反应,将会极大丰富构建含氮杂环的反应类型并提升该类反应的实用性。因此,本文将以“基于炔烃环化可控多样性合成含氮杂环”为主题,利用过渡金属催化过程中的配体效应,解决反应中出现的化学与区域选择性问题,实现多种含氮杂环调控合成,具体内容如下。(1)配体调控炔烃分子内选择性氢芳化反应构建二氢喹啉结构通过对5-取代二氢喹啉及7-取代二氢喹啉这两类结构进行反合成分析,发现可以通过金催化分子内3-取代的炔丙基苯胺进行区域选择性的氢芳化来实现。但该类反应仍存在两大难点限制了反应的进一步应用:(1)反应中区域选择难以控制;(2)反应无法兼容含有缺电子取代基的底物。利用金催化剂中配体效应并结合碳氢键活化中导向效应,成功实现了配体调控区域选择性氢芳化反应分别构建了5-取代和7-取代二氢喹啉结构。反应使用缺电性且柔性的亚磷酸酯配体时,对应生成5-取代二氢喹啉。而当使用富电性且刚性的Xphos配体时,则生成7-取代二氢喹啉。此外,发现微小位阻基团如氟、甲基等就可以单一选择性实现对位环合。(2)邻炔基苯甲酰胺选择性环化构建异吲哚啉酮和异喹啉酮异吲哚啉酮和异喹啉酮这两类骨架可通过邻炔基苯甲酰胺选择性亲核环化来分别构建。但是众所周知,酰胺是一个“特别”的基团,因为其氮氧共振的原因,易使底物发生异构化,生成亚胺酸,该结构与酰胺在反应中通常是一个动态平衡。因此使用邻炔基苯甲酰胺作为反应底物时,会多达四种反应路径。本研究通过利用金属催化剂软硬不同,选择性的与氮氧结合,从而控制酰胺进攻炔烃时化学选择性。然后利用金催化剂配体的电子和位阻效应,实现炔烃exo和endo的选择性。(3)配体调控选择性插羰构建呋喃并喹啉酮和吲哚并香豆素通过反合成分析,发现呋喃并喹啉酮及吲哚并香豆素这两类结构均可以由2-羟基-2’-氨基二苯基乙炔及一氧化碳这两个共同起始原料来分别构建。但是,想要利用这两种底物实现呋喃并喹啉酮和吲哚并香豆素结构的选择性合成仍存在两大难点:(1)氨基和羟基与催化剂的竞争配位以及氨基和羟基对炔烃的竞争环化和选择性插羰问题;(2)插羰过程中插羰的速率需保证与环合速率匹配,否则会影响反应的插羰,并导致催化剂的质解。最终发现体系中使用钯作为催化剂时,如果使用刚性且缺电性的1,10-菲啰啉二酮作为配体,可以顺利生成呋喃并喹啉酮结构。而使用双齿膦配体dppm时,则选择性的生成吲哚并香豆素结构。并且反应还可以适用于其他一系列亲核试剂用于构建一系列多并环化合物库。