靛红,学名二氢吲哚-2,3-二酮,是一种来源广泛、结构较为简单的天然产物小分子。靛红首次被发现于1841年,由Erdman及Laurent在靛蓝的氧化产物中分离得到。得益于它结构中所拥有的γ-内酰胺基团以及C-3位的活泼羰基,在过去的一个多世纪里,靛红已经成为了有机化学中被广泛使用的原料。吲哚酮类化合物是广泛存在于自然界中的生物碱之一,由于其结构与靛红的相似性,化学家们经常选择靛红或其衍生物作为合成该类生物碱的起始原料,因为靛红C-3位的活泼羰基也是一个潜手性中心。而相对的,对靛红氧化反应、扩环反应的研究却并不常见。本论文将靛红的氧化反应以及扩环反应相结合,在无机弱碱及氧化性环境下使靛红发生扩环反应并被异硫氰酸酯所捕获的过程。在此过程中尝试改变温度以及反应物取代基等条件,探讨构建苯并噻唑并喹唑啉酮、2-氨基-1,3-苯并噻嗪酮、2-硫代-2,3-二氢喹唑啉酮类化合物的新颖有效的方法。该论文的主要内容有以下三部分:第一章,概述靛红的合成方法,以及靛红及其衍生物在天然产物全合成、稠杂环合成中的应用,最后提出本论文的课题。第二章,基于课题组前期对靛红氧化扩环反应的认识,研究了靛红与邻卤异硫氰酸芳酯的扩环反应。以普菲青格反应为代表,靛红的扩环反应是合成杂稠环化合物的一种重要方法,这类反应中靛红一般会在强碱性条件(如氢氧化钠)下先水解为邻氨基苯甲酰甲酸,然后被捕获关环完成扩环,而其他类型的反应报道相对较少。我们使用靛红与邻卤异硫氰酸苯酯为底物,在弱碱及氧化性环境下完成了靛红的扩环并脱羧环化形成苯并噻唑并喹唑啉酮。初步的机理研究表明,靛红首先在碱性条件下进行拜耳-维立格氧化并脱羧环化,随后在开环的过程中,Dimroth重排被分子内酰胺化所中断,进而形成苯并噻唑并喹唑啉酮类化合物。第三章,基于第二章的控制实验部分,我们发现靛红与异硫氰酸苯酯反应时会产生一种稳定、可分离的中间体2-氨基苯并噻嗪酮。我们研究了在氧化弱碱性条件下温度控制的靛红与异硫氰酸芳酯的氧化脱羧环化反应,该反应在不同温度下,可以分别生成动力学稳定的产物2-氨基苯并噻嗪酮,当温度升高时,该产物会发生Dimroth重排而生成热力学稳定的产物2-硫代-2,3-二氢喹唑啉酮。