重氮化合物具有超过一百年的历史,然而人们的研究领域均集中于有吸电基团稳定的重氮化合物,原因在于无吸电基稳定的重氮化合物具有高毒性及易爆的特性,人们缺乏安全的方法去对该类重氮化合物进行研究。N-对甲苯磺酰腙原位生成重氮化合物的策略为无吸电基稳定的重氮化合物的研究提供了便利。从另一角度看,该方法也为羰基化合物的转化应用提供了多样的方法。通过重氮化合物的氧化可以合成2,3-二羰基酯化合物,这类高亲电活性的化合物在有机合成中有很重要的用途。本论文简要综述了N-对甲苯磺酰腙在X-H(X = C,N,O,S,P)插入反应、偶极环加成反应、交叉偶联反应等领域的研究进展,综述了 2,3-二羰基酯化合物参与的一些亲核加成反应,对N-对甲苯磺酰腙及2,3-二羰基酯衍生物在有机化学反应中的新颖应用进行了研究和发展。论文研究了N-对甲苯磺酰腙分子间N-H插入反应,并对后续向二亚烷基肼及肟的转化进行了探讨。通过选择合适的反应条件,可以选择性的生成上述三类产物,且各类产物的产率均高达90%以上。通过N-对甲苯磺酰腙、CS2及胺的三组份反应,一锅法高效合成硫代氨基甲酸酯衍生物,产率高达95%。上述N-H插入反应及硫代氨基甲酸酯的生成反应均在无金属催化的条件下进行。论文研究了无金属条件下N-对甲苯磺酰腙与偕二溴烯烃的分子间偶极环加成反应,合成出一系列新颖的溴代1H-吡唑及溴代3H-吡唑衍生物,产物区域选择性高,产率高达86%,产物结构通过二维核磁表征及理论计算分析得出。通过分子内的偶极环加成反应合成出一系列新颖的三氟甲基取代3H-吡唑衍生物,并对三氟甲基取代3H-吡唑向1H-吡唑的转化进行了深入研究,通过自由基及重排策略,分别合成N-取代(产率高达90%)及三氟甲基取代(产率高达89%)的1H-吡唑衍生物,这些吡唑的合成均无需金属参与。论文首次研究了酮衍生的N-对甲苯磺酰腙与醛的Wittig反应,通过Cu(acac)2的催化成功合成出三取代的烯烃衍生物,目标烯烃产率高达71%,E选择性高达99%;首次研究了醛腙与三氟甲基酮的Wittig反应,通过CuI的催化合成出一系列三氟甲基取代的烯烃衍生物;为简化实验步骤、节约成本,开发了"一锅两步"方法,从N-对甲苯磺酰腙及醇出发,经氧化、Wittig反应两步,合成相应烯烃。论文研究了 2,3-二羰基酯与原位生成的烯胺的串联反应,高效合成出5-烯基吡咯及4-羟基吲哚这两类新颖的杂环化合物;使用L-脯氨酸做催化剂,首次实现了 2,3-二羰基酯与环酮的不对称Aldol反应,产率高达92%,非对映异构选择性高达89:11,主非对映异构体的对映体过量百分比均为99%,对Aldol产物进行了后续的重排反应,合成一系列新颖的吡咯-3-酮化合物,产率高达91%,对映体过量百分比均为99%。