有机催化是继酶催化和金属催化之后的第三类手性催化反应,是连接金属有机催化和酶催化以及合成化学和生物有机化学的桥梁,这是目前有机合成中最热门的领域之一。氮杂卡宾催化剂作为有机小分子催化的重要的组成部分,近几年来一直是科学家们研究的热点。氮杂卡宾催化剂不仅无毒无害,而且催化的底物广泛,为碳碳键的构建及各类复杂天然产物的合成提供了新方法和新策略。鉴于此类催化剂高效、经济、绿色的优点,我们利用氮杂卡宾催化策略,合成了三类不同结构的杂环化合物。第一部分:氮杂卡宾催化烯丙基酮与叠氮的1,3-偶极环加成反应1,2,3-三氮唑类化合物是重要的杂环化合物之一,具有广泛的生物活性。因此,我们设计了氮杂卡宾催化烯丙基酮与叠氮的1,3-偶极环加成反应,经过一系列的条件筛选,在20 mol%的催化剂用量下,高产率、高区域选择性的合成一系列的1,4,5-三取代-1,2,3-三氮唑类化合物(产率高达74%)。此项研究为1,4,5-三取代-1,2,3-三氮唑类化合物的合成开辟了一条新道路。考虑到原料的多样性和易得性,我们相信这项工作将来会有广泛的实际应用。第二部分:氮杂卡宾催化的α,β-不饱和酯与叠氮的环加成反应作为生物活性化合物的重要结构之一,五元氮杂环因其生物活性而受到特别关注。我们设计了氮杂卡宾催化的α,β-不饱和酯与叠氮的环加成反应,此方法可以同时合成1,4,5-三取代-1,2,3-三氮唑类化合物和二氢吡唑啉类化合物。经过一系列的条件筛选,高产率、高区域选择性的合成了两类五元氮杂环化合物(产率在46-97%之间)。当α,β-不饱和酯的β位为芳基或烷基取代时,得到的是1,4,5-三取代-1,2,3-三氮唑类化合物;当β位无取代时,得到的是二氢吡唑啉类化合物。此外,我们还通过质谱实验对该反应的机理进行了深入的研究。此方法的发现为五元氮杂环化合物的合成提供了一种高效、简便的新策略。第三部分:氮杂卡宾催化的对亚甲基醌与靛红衍生物的不对称[4+3]环加成反应在有机化学领域环加成反应是合成各类复杂结构骨架化合物的重要工具,通过环加成反应合成五元环、六元环的结构是十分普遍的,但是七元环的合成相对较少。七元内酯环和螺环羟吲哚结构经常存在于天然产物和生物活性物质中,由此我们便设想有一条线路可以合成同时含有这两类重要结构的化合物。我们利用现有的条件,在氮杂卡宾催化下,首次实现了以靛红衍生物为合适的3-C合成子,对亚甲基醌的不对称[4+3]环加成反应。该方法以良好的产率(高达89%)和优异的(非)対映选择性(90-99%ee值,dr值均大于20:1)构建了手性七元内酯环结构,为手性七元内酯的不对称合成开辟了一种新的途径。