利用简单易得的反应原料通过绿色高效的合成手段来得到有用的化合物一直是合成化学家所追求的目标。肟类化合物很容易从相应的羰基化合物得到。肟经过贝克曼重排可以得到酰胺类化合物,醛肟也可以脱水生成腈类化合物。肟类化合物的自由基反应以及SN2反应是合成含氮杂环类化合物非常有用的手段。随着过渡金属催化的偶联反应的发展,越来越多过渡金属催化的肟类化合物参与的偶联反应被人们广泛报道,这些反应通过一系列新的碳碳键以及碳氮键的构建得到了很多有用的含氮化合物。常用的过渡金属是钯、铑、钌等贵金属催化剂。铜相对于贵金属来说具有廉价易得、毒性较低、容易保存、操作简单等优势。基于我们课题组一直以来对铜催化绿色氧化反应的研究兴趣,我们发现肟类化合物可以作为分子内氧化剂结合铜作为催化剂来实现很多绿色高效的转化反应。这类反应很多情况下不需要添加额外的氧化剂,且具有反应条件温和、官能团容忍性好、化学选择性好等很多优点。本论文在综述前人关于肟类化合物参与的反应的基础上,发展了一系列铜催化肟类化合物参与的新反应。我们利用肟类化合物作为分子内的氧化剂,通过碳碳、碳杂以及杂杂键的构建,合成出一系列含氮化合物。具体内容包括以下六个部分:第二章研究了铜催化肟酯和贫电子炔烃的[3+2]环化反应,合成出一系列三取代和四取代的吡咯化合物。同时,我们对得到的产物进行了衍生,如利用钌催化的C-H活化的反应和炔烃发生[4+2]环化反应得到了吡咯并[2,1-a]异喹啉结构单元,该结构是片螺素生物碱的核心骨架。第三章研究了铜催化肟酯和亚磺酸钠的偶联反应生成砜类化合物。该反应只需要催化量的铜盐作为催化剂不需要任何的氧化剂以及配体,在十分温和的条件下实现了N-O键的断裂、C(sp3)-H的活化以及C-S键的形成。在反应中肟酯不仅作为反应的原料也充当唯一的氧化剂。第四章研究了铜催化肟酯、多聚甲醛以及胺的三组分反应来合成吡唑类化合物。经过机理研究发现反应经过了两个串联的氧化过程,两个过程利用了不同的氧化剂:首先是肟酯、多聚甲醛以及胺生成二氢吡唑,该过程肟酯作为分子内氧化剂;第二个过程是由二氢吡唑氧化为吡唑,该过程的氧化剂是氧气。第五章研究了铜催化肟酯和异硫氰酸酯的偶联反应来合成各种4-取代以及4,5-取代的2-氨基噻唑。反应中涉及了铜催化N-O键的断裂,C(sp3)-H的活化以及C-S和C-N键的形成。在反应中肟酯不但是反应的底物而且是唯一的氧化剂。这也是首次通过铜催化肟酯的反应来构建噻唑环系。第六章研究了铜催化肟、酸酐和硫氰酸钾三组分的串联环化反应合成噻唑。研究发现硫氰酸钾作为硫源对反应非常重要,当用其他硫源例如硫单质、硫化钠时反应都不能发生。该反应具有反应原料易得,底物适用性好等优点。第七章研究了铜催化下2’-溴芳基酮肟酯和胺发生串联反应生成1H-吲唑类化合物。该转化是由乌尔曼反应启动,随后再经过N-N键的形成。各种芳基胺、烷基胺以及磺酰胺类化合物都可以在温和的条件下顺利地和2’-溴芳基酮肟酯发生偶联反应以极好的收率得到1H-吲唑类化合物。机理研究表明肟酯官能团充当了配体的作用促进了乌尔曼反应的发生。