咪唑硫酮和硫代氨基甲酸酯类衍生物在药物和材料领域具有重要的应用,在新型高效药物创制中占有很重要的地位。这类化合物因具有高效、低毒、优良的生物活性和结构变化多样的特点,在农药和医药方面有着广泛的应用,一直是有机化学研究的热点和重点。硫粉是一种理想的硫试剂,具有无毒、稳定、易操作、廉价和绿色等优势。从合成应用的角度来看,硫粉的原子经济性最高,提供单个硫原子与两个不同的有机分子进行嫁接,可以极大丰富硫化反应的可变性和目标产物的多样性。唑类化合物诸如苯并咪唑、咪唑并吡啶、咪唑和三氮唑等衍生物是一类重要的药物先导骨架。以硫粉为硫化试剂,通过碳氢键硫化反应在唑类杂环化合物上直接导入含硫活性片段,这对于药物的设计与发展具有重要的意义。因此,本论文重点研究基于硫粉的唑类芳烃的硫酮化反应和硫代氨基甲酸酯化反应,构建结构多样的含氮硫杂环衍生物。本论文由五部分组成。第一部分归纳总结了近年来咪唑硫酮和硫代氨基甲酸酯衍生物的合成研究进展,以及硫粉参与的C-H键硫化反应的研究,还有不同硫试剂参与的硫代氨基甲酸酯的合成研究方法。第二部分探究了无金属催化亚硫酸盐通过单电子转移还原作用促进唑类杂环转化为相应的N-氟烷基唑类硫酮（或唑类硒酮）化合物的研究技术。使用绿色无毒、稳定的硫粉作为硫试剂,加入还原性试剂连二亚硫酸钠可以促进唑类杂环、硫粉和卤代烷烃三组分发生硫酮化反应,合成苯并咪唑硫酮、咪唑硫酮和三氮唑硫酮化合物49例,反应产率高达93%。这一反应方法也能够将酮康唑,益康唑和氟康唑等药物分子有效地转化为相应的唑类硫酮。在最优反应条件下,将硒粉替换硫粉可以有效地合成咪唑硒酮衍生物。第三部分探究了亚硫酸盐促进唑类杂环的N-二氟甲基化和硫化反应研究,以廉价的溴二氟乙酸乙酯和无毒、易得的硫粉分别作为二氟甲基化和硫化试剂,高效制备了36例N-二氟甲基苯并咪唑硫酮、N-二氟甲基咪唑硫酮和N-二氟甲基三氮唑硫酮衍生物,反应产率高达88%。机理研究表明亚硫酸盐中的硫原子与溴二氟乙酸乙酯发生亲核取代反应,然后快速分解生成二氟甲基卡宾中间体,二氟卡宾进攻咪唑环的氮原子生成咪唑卡宾,然后与硫反应生成相应的N-二氟甲基唑硫酮。第四部分探究了无金属催化咪唑并吡啶、硫粉和氨基甲酰氯反应直接在咪唑并吡啶上导入硫代氨基甲酸酯片段的方法。研究发现在乙腈溶液中,80?C条件下,有机碱DABCO能够有效促进硫代氨基甲酸酯化反应。通过这一方法合成了24例咪唑并吡啶-硫代氨基甲酸酯衍生物,产率中等至良好。第五部分探究了一种Cu（OAc）2/DTBP催化氧化自由基的双C-H键硫化反应合成咪唑并吡啶-硫代氨基甲酸酯的方法,即由硫粉提供单个硫原子分别与甲酰胺和含有不同取代基的咪唑并吡啶直接偶联合成了26例咪唑并吡啶-硫代氨基甲酸酯,产率中等至良好。