氮杂环骨架广泛存在于生物碱、药物分子以及先进功能材料中。因此，氮杂环分子的合成一直有机合成化学的一个重要研究内容。氮杂邻亚甲基苯醌(aza-o-QMs)是合成氮杂环的一类重要中间体；其中，金属极化的氮杂邻亚甲基苯醌(metal-polarized aza-o-QMs)具有原料简单易得、生成条件温和以及反应可控等优势，近年来备受研究者的青睐（图1a）。通常情况下，这类中间体参与亲电试剂（如缺电子烯烃）或亲核试剂（如硫叶立德）的[4+n]环加成反应，芳环本身并没有参与反应（图1b）。开发这类活性中间体的新反应模式对于氮杂环分子的合成具有重要的意义。

在前期工作的基础上，华中师范大学的陆良秋教授团队发现了金属极化的氮杂邻亚甲基苯醌的新反应模式，即该中间体与氮杂硫叶立德的瞬态破芳-再芳构化过程（图1c）。这类反应首先经过破芳过程产生了活泼的螺氮杂环丙烷（aoQSAs）中间体，然后根据苄位官能团（FG）的不同，再通过不同的芳构化过程产生苯并咪唑啉和二苯二氮卓两类氮杂环化合物。此外，作者还与清华大学深圳国际研究生院的谭英教授合作，利用细胞表型筛选技术对二苯并二氮卓类化合物进行了体外抗肿瘤活性研究，发现了一个具有开发潜力的杂环分子。

作者根据已有文献报道和实验结果提出了图2所示的反应机理。为了验证该机理，研究团队使用LC-MS和¹⁹F NMR技术验证了中间体E和J的生成，并利用LC-MS/MS分析保留时间、MS及其碎片峰来检测螺氮杂环丙烷类活性中间体L的存在。同时，通过与饶立副教授合作，利用理论计算解释了螺氮杂环丙烷中间体K和L不同化芳构化途径的化学原理（图3）。在该机理中，当苄位官能团（FG）为富电子的乙烯基或乙炔基时，开环之后的亚胺离子中间体得以稳定，倾向于生成苯并咪唑啉；但是，当FG为缺电子的三氟甲基时，亚胺离子中间体非常不稳定，从而选择Cope重排途径产生二苯二氮卓。

在这项研究中，陆良秋教授团队发展了金属极化的氮杂邻亚甲基苯醌的新反应模式，利用苯并噁嗪酮与氮杂硫叶立德实现了金属催化的去芳构化-再芳构化反应。该反应为构建具有重要材料和医药应用价值的含氮杂环化合物提供了新的方法。