本论文主要对Br?nsted酸作为催化剂,催化偶氮类化合物的氢化酰基化反应以及催化合成药物分子与天然产物活性分子骨架进行了研究,包括以下五部分:第一部分:本章主要对氢化酰基化反应做了介绍,介绍了过度金属催化的醛类化合物在氢化酰基化反应中的应用。然后对近年来偶氮类化合物的氢化酰基化反应及共催化模式进展做了综述,以及利用离子液或水作为溶剂等的最新进展。本章后半段对共催化的模式做了介绍,重点介绍了Lewis酸和Br?nsted酸的共催化在有机合成反应中的应用。第二部分:C-H键的活化和C-N键的构建是有机合成中最为重要的合成方法之一。尤其是在天然产物的全合成以及具有生物活性的骨架的合成中具有广泛的应用。在这之中,利用偶氮类化合物作为亲电试剂是一个重要的方向。共催化是有机合成中综合性最强的领域之一。而Lewis酸和Br?nsted酸催化是两种最基础的催化模式。我们使用简单易得的原料,以三氟乙酸和碳酸钴作为催化剂,高效的实现了醛类化合物和偶氮类化合物的氢化酰基化反应。值得注意的是,在这之中,我们结合了两种基本的催化模式作为共催化的基础,大大提高了反应适用性和效率,并且对机理进行了一定的研究。在醛类化合物的氢化酰基化反应中,这种自由基机理的证实在各类报道中还是第一次。第三部分:本章主要对有机小分子催化的合成复杂分子结构的多组分串联反应进行了介绍,尤其是对三级胺硫脲在有机催化的串联反应中的应用以及四步串联反应进行了重点介绍。总结了一锅法四步串联反应的最新进展。第四部分:异吲哚类化合物及其衍生物在自然界中广泛存在,不但具有很高的生物活性,而且有很好的化学活性。但是由于位阻和环张力的问题,全取代的六氢异吲哚酮的合成一直没有报道。在这个反应中,我们从简单底物出发,利用了三级胺硫脲作为催化剂,在一锅反应温和条件下实现了挑战性的四步串联反应,高产率高非对映选择性的合成了全取代的六氢异吲哚酮及其衍生物。而全取代的六氢异吲哚酮这种结构在以往的文献中从未被报道。并且,一锅法具有起始原料简单,操作简便,条件温和,原子经济性高的优点。第五部分:C-C键的断裂已经成为有机合成领域的重要方法,尤其是环状化合物的开环反应已然成为了重要的研究方向,并引起了许多研究小组的兴趣。而环丁烷的化学键能和环丙烷相似,所以我们设计了一系列反应,使用乙烯基环丙烷和环丁烷作为底物,将金属催化剂和小分子催化剂结合在一起,试图进行新反应的探索。虽然没有成功,但是对这类催化模式和底物性质有了深入的了解,为以后的反应探索奠定了基础。