含氮杂环化合物广泛存在于天然产物、医药、农药、功能材料、有机合成中间体等重要分子中。因此,含氮杂环化合物的合成和官能团转化一直是有机化学领域的研究热点。近年来,偶氮烯作为合成含氮杂环中间体得到了较为广泛的应用。本文以5-胺基吡唑为前体,利用伯胺氧化脱氢进而导致吡唑开环的策略,发展了一种构建新型偶氮烯中间体——3-偶氮丙烯腈的方法。接下来,我们研究了 3-偶氮丙烯腈和2-醛基吡咯的反应,并以一锅法合成吡咯吡唑并吡嗪类新型含氮杂环衍生物。最后通过控制实验和密度泛函理论计算对该反应的机理进行了深入研究,提出该反应的机理为:亚碘酰苯氧化5-胺基吡唑开环生成3-偶氮丙烯腈,2-醛基吡咯被碱攫去氮上的质子后,亲核进攻3-偶氮丙烯腈的烯烃部分,引发分子内多米诺环化反应生成含氮稠环骨架,接下来脱去一分子水得到芳构化的最终产物。该合成方法操作简单、底物适用性较广、原子经济性高、不使用过渡金属催化剂,为构建吡咯吡唑并吡嗪新型含氮稠环化合物提供一种有效的方法。吲哚及其衍生物是一类非常重要的含氮杂环化合物。3-重氮吲哚-2-亚胺类化合物反应类型丰富,可以简单高效地构建多种吲哚衍生物,已经引起了化学家的关注。本文第二部分研究了 3-重氮吲哚-2-亚胺化合物在三价铑催化下和苯甲酰胺的反应,生成了 3-芳基吲哚衍生物。该反应具有高度的化学选择性和区域选择性。我们通过密度泛函理论对该反应机理进行了初步的计算,提出反应的机理是:首先生成亚胺铑卡宾中间体,随后发生sp2 C-H键插入得到目标产物。此反应为合成吲哚衍生物提供了新思路。