向有机分子中引入三氟甲基可以在很大程度上改善分子的物理,化学或生物活性,因此,含三氟甲基的化合物在医药研发及新材料制备等方面,具有广阔的应用前景和研究价值。鉴于此,三氟甲基化方法学研究是有机氟化学领域的重要研究课题。其中,优秀的三氟甲基化试剂的开发和利用是发展新型高效三氟甲基化反应的关键。将三氟甲基-λ³-碘烷发展成为亲电型三氟甲基化试剂是有机氟化学领域中一项极具挑战性的研究课题。尽管芳基全氟烷基-λ³-碘烷[ArIC_n F_2n+1X（n>1）]已被发展成为高效的亲电型全氟烷基转移试剂,但针对其最简单的同系物--ArICF₃X的合成却始终无法实现。2006年,Togni课题组采用不同的合成路线,成功地制备了两种具内配位结构的三氟甲基-λ³-碘烷。这两个试剂的稳定性高、反应性能好,极大地推动了亲电型三氟甲基化试剂的研究与发展。近年来,本课题组在三氟甲基化方法学领域开展了持续的研究工作。在利用高分辨质谱检测到[PhICF₃]⁺物种存在的基础上,通过本论文成功制备了空气中稳定的PhICF₃Cl,为ArICF₃X的合成与应用研究提供了突破性依据。由于外配位型的PhICF₃Cl具有部分离子性,相比中性的Togni试剂具有更高效的CF₃转移能力,系统地开发其在合成中的应用将为三氟甲基化方法学研究提供新契机。本论文在全面掌握亲电型三氟甲基化试剂的发展现状以及在本课题组前期研究结果的基础上,针对PhICF₃Cl的合成与应用开展研究工作。首先利用简单、直接的配体交换反应实现了新型非环状λ³-I-CF₃试剂的合成。在考察了PhICF₃Cl在三氟甲基化反应中的反应活性的基础上,进一步探索了无催化条件下,活化烯、非活化烯、以及二烯的三氟甲基化碳环合反应。建立了系列三氟甲基化新方法。本论文内容由五部分组成:第一章主要介绍三氟甲基化方法学研究的意义和现状及三氟甲基化试剂的发展和应用,并提出本论文的选题依据。第二章首次以PIFA作为高价碘模板,TMSCF₃作为三氟甲基源,Cl^-作为配位离子,以直接配体交换的反应实现了外配位型PhICF₃Cl试剂的合成。作为一种新型的亲电型三氟甲基化试剂,对试剂的反应活性以及适用范围进行了初步的研究,在无催化条件下,对常见亲核体都表现出非常好的适用性。相比于Togni型试剂,该试剂成本低廉,合成步骤简单,亲电性更高。该类PhICF₃Cl试剂的设计合成,将会极大的促进三氟甲基化在药物化学和生物化学中的持续高速发展。第三章实现了无催化条件下,活化烯的三氟甲基化芳化环合反应。使用PhICF₃Cl作为三氟甲基化试剂,高效直接的实现了N-芳基丙烯酰胺类化合物的三氟甲基化环合反应。通过机理研究,提出了离子型的机理。该反应体系具有底物范围广,反应条件温和,操作简便的等优点,在有机合成和药物设计等方面具有广泛的应用前景。第四章使用PhICF₃Cl作为三氟甲基化试剂,实现了无催化条件下,非活化烯烃的三氟甲基芳化环化反应。该反应体系通过离子型的机理,高效直接的实现了非活化烯烃碳环合反应,反应底物适用范围广,条件温和,选择性良好,为新药的研发和天然产物的修饰开拓了新的途径。第五章首次建立了无催化条件下,二烯的三氟甲基化多米诺双环合反应体系。将PhICF₃Cl作为三氟甲基化试剂,直接高效的的实现了N-（α-乙烯基芳基）丙烯酰胺类化合物的顺式三氟甲基化双环合反应。通过机理研究以及对照试验,提出了可能的离子型的反应过程。该反应立体选择性良好,反应条件温和,在有机合成和药物设计等方面具有广泛的应用前景。综上所述,通过亲核性三氟甲基源TMSCF₃的直接配体交换反应,首次实现了外配位型PhICF₃Cl试剂的合成。在初步考察了PhICF₃Cl在三氟甲基化反应中的反应活性的基础上,进一步实现了无催化条件下,活化烯、非活化烯、以及二烯的三氟甲基化碳环合反应。该类PhICF₃Cl试剂的合成,以及烯烃三氟甲基化碳环合新反应体系的建立,将会极大促进三氟甲基化学的发展,为三氟甲基化新方法学的建立提供了新的机遇。