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三氟甲基作为重要的性质改良基团,是许多活性分子的重要组成部分,广泛存在于天然产物、药物以及农药中。开发绿色高效的三氟甲基化合物合成新方法具有重要理论意义和应用前景,是目前有机合成化学领域的重要研究方向。Togni-Ⅱ试剂是2006年Togni课题组开发的一种温和的三氟甲基化试剂,近十年,Togni-Ⅱ试剂作为三氟甲基源已被广泛应用到多种自由基串联环化反应中,用以合成各种杂环以及芳环的三氟甲基化产物。在目前的报道中,Togni-Ⅱ试剂通常需要外加催化剂来引发三氟甲基自由基的产生,这些催化剂包括:(1)含金属离子的盐,如铜(Ⅰ)和镍(Ⅱ)离子的盐;(2)有机碘化铵;(3)有机胺及苯基磷等。Ⅰ)催化剂作为单电子供体(SED):SEDs:[(MeCN)4Cu]PF6,CuX(X=Cl,Br,I),Bu4NI,fac-Ir(ppy)3,Ru(bpy)3Cl2,DBN,N,N-diisopropylethylamine(DIPEA),1,2-bis(diphenylphosphino)benzene(dppBz),etc.Ⅱ)典型三氟甲基自由基引发的三氟甲基化/环化反应本论文开发了一种无需额外添加催化剂即可引发Togni-Ⅱ试剂产生三氟甲基自由基的自由基串联环化反应,从而合成具有生物学意义的含三氟甲基基团的系列二氢异喹啉酮和二氢吲哚化合物。这种方法具有高原子步骤经济性、底物适用范围广、绿色高效等优点。通过辅助实验以及相关仪器检测对机理进行深入研究,发现并首次提出芳香酰胺基团可作为Togni-Ⅱ试剂的单电子供体,引发三氟甲基自由基的产生,从而使相关的三氟甲基引发的串联环化反应在无需任何外加催化剂的反应条件下顺利进行。本论文主要研究内容:1.以烯丙基苯甲酰胺和Togni-Ⅱ试剂的反应为模板反应,分别就反应溶剂、催化剂、碱、温度、投料比等对模板反应条件进行优化。得到最佳反应条件,即在DMF中加入2倍量的醋酸钠,烯丙基苯甲酰胺和Togni-Ⅱ试剂1:1.5进行反应。2.在最优的反应条件下,以系列带不同取代基的烯丙基苯甲酰胺为反应底物,高效合成了一系列含三氟甲基基团的二氢异喹啉酮;以系列带不同取代基的烯丙基乙酰苯胺为反应底物,高效合成了一系列含三氟甲基基团的二氢吲哚,所有合成目标化合物的结构经1H NMR、13C NMR、19F NMR和HRMS鉴定和确认。3.使用EPR技术和辅助实验对反应机理进行研究,发现N,N-二甲基苯甲酰胺可引发Togni-Ⅱ试剂产生三氟甲基自由基。从而证实反应物烯丙基苯甲酰胺和烯丙基乙酰苯胺中酰胺基团可作为Togni-Ⅱ试剂的单电子供体,从而在无需外加催化剂的反应条件下引发Togni-Ⅱ试剂产生三氟甲基自由基,为此类无需外加催化剂的自由基串联反应提供重要实验支持。