近年来，有机小分子催化的碳碳键形成反应研究得到了迅速的发展，并逐渐成为酶催化和金属催化之后的又一类重要的合成方法。通过小分子催化的原子经济性的碳骨架构成反应，丰富了基础有机合成方法学的内涵，具有重要的潜在运用价值，这个领域也是有机化学家长期关注和研究的热点。本论文致力于有机小分子胺参与的碳碳键形成反应的设计和研究，主要内容分为四个部分。　　1、以丙二腈为底物的不对称Mannich反应　　Mannich反应是用来构建含氮有机分子的一个重要的方法，在反应之中生成β-氨基羰基化合物，在药物合成和构建天然生物结构方面有着重要应用。腈基是非常有用且很容易转化的官能团，在温和的条件下可以转化为有机酸、酰胺等多种类型的官能团。二腈类化合物难以被烯醇化，难以在小分子催化剂作用下对低活性的亲电试剂进行加成，因此二腈类化合物通常很少应用在不对称Mannich反应中。通过探索研究，成功实现了使用天然生物碱催化剂的首例丙二腈化合物对亚胺化合物的不对称Mannich反应，成功地构建了手性碳-碳键。在-60℃条件下，以天然手性生物碱辛可宁作为催化剂，在二氯甲烷中考察了一系列不同位阻和电性的亚胺化合物与丙二腈的反应情况，以很好的产率(85％-96％)和良好的对映选择性(ee，up to85％)获得了手性叔丁氧羰基保护的氨基腈类化合物。反应无需惰性气体保护，在室温下可以进行。反应操作简单方便，底物适应性广。对于所获得的Mannich反应的产物进行了衍生化的研究，盐酸甲醇溶液作为酯化试剂，加热回流，得到β-腈基-β-酯基苯乙烯化合物。对于得到的产物，通过1H NMR，13C NMR，MS和IR进行了结构鉴定和确认。对于部分产物进行了X-射线单晶结构分析。　　2、不对称Aldol反应研究　　不对称Aldol反应是最重要的碳碳键形成的反应之一，已经被广泛地应用在天然产物和活性药物中间体合成当中。对于这一反应，生物催化剂、金属催化剂和有机小分子催化剂均有报道被应用在相关反应中。为了寻找新的高效催化体系，本研究主要进行了一下三方面的探索:　　(1)制备了含有吡啶杂环的手性脯氨酰胺小分子催化剂，与金属配位，研究了水相中环己酮的不对称Aldol反应。室温条件下，以优秀的产率(up to97％)和极高的对应选择性(ee，up to96％)获得手性β-羟基羰基化合物。在反应过程中，Zn(OTf)2参与到手性脯氨酰胺对环己酮的活化过程之中。水在反应之中可能起着双重作用，一方面加速了反应的进行，另一方面参与了配位，诱导形成了高立体选择性的手性β-羟基羰基化合物。锌参与的水相不对称aldol反应研究对于模拟细菌或者真菌中的TypeⅡAldolas酶催化过程有着重要的意义。　　(2)制备了含有双氢键识别基团手性脯氨酰胺小分子催化剂，与Zn(OTf)2共同作用，催化了水相中环己酮的不对称Aldol反应。在反应之中发现，手性脯氨酰胺化合物和Zn(OTf)2形成的催化体系在纯有机相中催化Aldol反应，不能取得理想的立体选择性。研究表明，可能是过量的Zn(OTf)2会阻碍反应的进行，对于配位的锌化合物也有要求，使用ZnCl2或者Zn(OAc)2作为金属源，则反应立体选择性很差。水在反应之中加速了反应的进行，也有利于生成高立体选择性的β-羟基羰基化合物(dr∶ up to90∶10; ee∶ up to95％)。　　(3)研究了小分子胺和金属共催化体系催化的苯乙酮对芳香醛的不对称加成，发现反应能够快速进行，可能是有机小分子胺和金属分别对苯乙酮及芳香醛进行活化，加速了反应的进行，获得了很高的产率(up to98％)，获得了一定的立体选择性(ee∶ up to25％)，大位阻取代的芳香醛更容易获得高立体选择性的产物(ee:25％)，相应的在反应速度较慢(Yield:21％)，反应的立体选择性还有待进一步提高。　　对上述获得的产物，均通过1H NMR，13C NMR，MS，IR和HPLC进行了结构鉴定和确认。　　3、吡唑杂环的MBH反应研究　　Morita-Baylis-Hillman反应是一种由叔胺或者三苯基磷催化的三组分的原子经济性反应，在功能化分子和药物分子合成方面有着重要的应用，在反应过程之中，羰基的α位的烯键被保留，给进一步的拓展研究提供了条件，在不同拓展条件之下，MBH反应的产物可以转化为α，β-不饱和酯、酮、腈基化合物，也可以变成氨基酸酯、氨基腈、β-羟基酯或者羟基酮等。吡唑化合物是一类重要的五元内酰胺化合物，广泛应用在有机合成和药物化学之中，在光化学和配位化学中也常常作为配体出现。本研究，期望寻找新的高效催化体系，提高催化剂和反应底物的适应性以及反应的效率。主要进行了三个方面的探索:　　(1)以硝基苯乙烯为亲电试剂的MBH反应。发现DMAP可以有效地催化吡唑杂环和硝基苯乙烯的Morita-Baylis-Hillman反应，成功地构建了含有吡唑杂环的碳骨架结构。在1 mol％的催化剂用量下，可在室温下温和地进行反应，无需惰性气体保护，对于不同位阻和电性的硝基苯乙烯化合物，DMAP作为催化剂，产率在65％-98％之间。β-硝基-β-甲基苯乙烯作为亲电试剂，使用DBU作为催化剂，也可以在室温下，以较好的收率(52％)进行反应。DMAP催化的吡唑杂环可以在水相中进行MBH反应，产率最高可以到达93％。进行了吡唑杂环与硝基苯乙烯的不对称MBH反应研究，DHQD可以有效地催化这个反应，在-20℃条件下，反应48 h之后，产率最高可以到90％，可以获得良好立体选择性(ee∶ upto40％)的产物。这些工作扩展了MBH反应的亲电试剂和亲核试剂范围，首次制备了具有光学活性的吡唑杂环的MBH产物。　　(2)以β,β-二酯基苯乙烯为亲电试剂的MBH反应。经研究首次发现，使用20 mol％的DBU作为催化剂，以吡唑杂环作为亲核试剂，以β,β-二酯基苯乙烯作为亲电试剂，二氯甲烷作溶剂，在室温下，可以以较好的收率(52％)进行反应。　　(3)以查尔酮为亲电试剂的MBH反应。发现以TMG为小分子胺催化剂，查尔酮为亲电试剂，吡唑杂环为亲核试剂，在室温下可以温和地进行MBH反应。该反应底物适应性广，对于不同类型的查尔酮底物，都能高效地获得相应的产物，产率在74％-95％之间。　　对于获得的产物，均通过1HNMR，13C NMR，MS和IR进行了结构鉴定和确认。对部分产物进行了X-射线单晶结构分析。　　4、吡唑杂环的迁移-MBH连续反应　　在MBH的反应研究之中发现，使用不同类型的取代基保护的吡唑杂环化合物在反应之中会产生保护基团的迁移，并且发生迁移-MBH的连续反应，从而获得一些常规方法得不到的杂环化合物，在反应过程之中，首次发现氮-氧之间的酰基的迁移反应。为了进一步研究这种迁移-MBH连续反应，进行了以下三个方面的探索:　　(1)以亚胺作为亲电试剂的迁移-Aza-MBH反应。发现以DMAP为小分子催化剂，甲基苯磺酰基保护的亚胺化合物为亲电试剂，氧羰基保护的吡唑杂环为亲核试剂进行反应，在催化剂作用下吡唑杂环发生迁移反应，迁移产物继续与亚胺作用，生成最终的异构化产物。反应以简单的DMAP为小分子Lewis碱，无需惰性气体保护，在室温下可以进行反应。反应操作简单，底物适应性广，对于不同取代的亚胺底物，生成的异构化产物产率在52％-95％之间。　　(2)以硝基苯乙烯为亲电试剂的迁移-MBH反应。发现硝基苯乙烯作为活泼的亲电试剂也可以以较好的收率(65％-98％)发生迁移/MBH连续反应。反应以DMAP为小分子催化剂，可以在室温下温和地进行。对于两类不同取代基的吡唑杂环化合物造成反应的差别，进行了理论计算与预测，计算结果可以比较好地解释反应的现象。　　(3)以查尔酮为亲电试剂的MBH反应。发现查尔酮作为亲电试剂，氧羰基保护的吡唑杂环作为亲核试剂，在TMG作为催化剂的条件下反应，最终高效的得到产物，产率达到95％，反应中没有观察到迁移反应产物的生成。　　试验表明，氧羰基保护的吡唑杂环在反应中发生异构化的条件复杂，取决于亲电试剂活性和催化剂的作用。　　这部分的研究工作，将吡唑杂环第一次引入到MBH反应之中，扩展了MBH反应亲电试剂和亲核试剂的范围，为进一步扩展吡唑杂环在天然生物大分子和具有生物活性的药物分子的应用提供了新的路径。　　对于获得的反应产物，通过1H NMR，13C NMR，MS和IR进行了结构鉴定和确认。对部分产物进行了X-射线单晶结构分析。