2-烯-1,4-二酮骨架不仅存在于天然产物和药物中,而且作为一个多用途的建筑模块,在有机合成中具有广泛的应用。鉴于2-烯-1,4-二酮骨架在药物研究及有机合成中的重要价值,人们已经发展了一些合成该骨架及其衍生物的方法。然而,已有的合成2-烯-1,4-二酮的方法,特别是合成多取代不对称2-烯-1,4-二酮的方法依然存在一些不足之处,例如：反应条件苛刻、底物难以制备、操作步骤繁琐以及官能团兼容性差等,因此限制了其在有机合成中的应用。针对以上情况,发展新颖的合成多取代不对称2-烯-1,4-二酮的方法是十分必要的。在其基础上,进一步探索新颖的化合物骨架的制备方法,不仅扩展了其在有机合成中的应用,更重要的是有助于新颖的反应机制的研究。在本论文的工作中,我们首先建立了新颖且高效的四取代不对称2-烯-1,4-二酮的合成方法,随后基于2-烯-1,4-二酮发展了一系列新颖的串联反应,并对其反应机理进行了分析研究。主要包括以下几部分内容：第一章,首先简要介绍了合成2-烯-1,4-二酮的方法,随后具体综述了2-烯-1,4-二酮类化合物在有机合成中的应用。根据其已有的研究现状,提出了本论文的研究思路。第二章,鉴于目前人们对于环境问题的日益重视,发展绿色、可持续的化学已经受到了化学工作者们越来越多的关注。铜催化空气氧化的策略,作为一种新颖的合成策略在原子经济性、成键效率、环境友好度方面具有无可比拟的优点。在这一部分工作中,我们基于该策略,建立了新颖的合成四取代不对称2-烯-1,4-二酮的方法。值得注意的是,该方法可直接引入不同类型的氮杂环取代基,如：吡唑、咪唑、苯并咪唑,苯并三氮唑、芳胺、2-氨基毗啶、吗啡啉、四氢吡咯、哌啶。第三章,自动串联催化反应策略可以利用一种催化剂同时促进两个或两个以上机理不同的化学转化,从而显著提高催化剂的使用效率。在这一部分工作中,我们基于自动串联催化反应策略,以不对称2-烯-1,4-二酮和2-氨基毗啶衍生物为底物,合成了新颖的4H-吡啶[1,2-α]-嘧啶-4-酮类化合物。值得一提的是,铜催化剂在该反应中催化了三个反应机理不同的转化,分别是氮杂迈克尔加成反应、空气氧化脱氢反应和分子内酰胺键形成反应。该反应具有底物范围广、反应条件温和以及空气作为氧化试剂的优点。第四章,新颖杂环骨架的发展一直以来都是有机化学领域的热点,因为这可以为新型药物的发现提供大量的机遇。2-亚氨基-1H-咪唑-5(2H)酮衍生物是重要的细胞代谢产物,在人体的代谢过程中具有重要作用。然而,在有机合成化学中对于这类化合物的合成方法却很少被研究。鉴于这类化合物独特的生物活性及在制药工业中潜在的应用价值,我们首次发展了一种简单、有效的铜催化的集成串联反应策略,以不对称2-烯-1,4-二酮和1,3-二苯基胍为底物,合成了2-亚氨基-1H咪唑-5(2H)酮衍生物。该串联反应集成了以下五个机理不同的反应：氮杂迈克尔加成,分子内环化、空气氧化脱氢、分子内1,2-重排以及碳碳键断裂反应。第五章,鉴于碳碳键断裂反应在有机合成中的潜在应用价值,近几年来已有越来越多的研究关注于这一领域。然而,由于碳碳键具有一定的惰性,因此碳碳键断裂在有机合成中依然是极富挑战性的研究课题之一。于是,在这一部分工作中,我们基于新颖的铜催化的碳碳键断裂反应策略,以不对称2-烯-1,4-二酮和邻苯二胺为底物,合成了喹喔啉衍生物。第六章,鉴于使用绿色、可持续的资源作为试剂是减少化学废弃物的重要策略之一,而且水作为一种绿色的资源在储藏丰富、环境友好度方面具有无可比拟的优势,因此使用水作为试剂或溶剂已经成了绿色合成化学的热点之一。在这一部分工作中,我们基于膦促进的以水为氢源的还原反应策略,以不对称或对称的2-烯-1,4-二酮为底物,合成了1,4-二酮类化合物。第七章,四取代呋喃不仅是大量天然产物和药物中的核心骨架,同时也是有机合成化学中用途广泛的构筑模块。在这一部分的工作中,我们通过膦催化的2-烯-1,4-二酮的分子内环化反应策略,发展了一种简单、高效的方法合成四取代呋喃。该方法具有以下显著优点：底物简单易得,底物范围广,条件温和,产率高。值得注意的是,该方法可以在呋喃环的3-位或4-位上引入多种氮杂环取代基。第八章,鉴于文献中所报道的串联反应大多是沿着线性的方式进行的,即,从底物A出发,经过中间体B,再经过中间体C,以此类推,直至生成目标产物P。那能否存在更为高效的串联反应策略呢?假设同一种底物可以同时参与多个串联反应,而且可以分别经过不同的串联反应路径生成相应的中间体,最终汇聚生成目标产物。这种汇聚串联反应策略比先前的线性串联反应策略无疑是更为高效的。于是,在这一部分工作中,我们基于汇聚串联反应策略,以甲基酮和吡啶为底物,将三个线性的串联反应路径进行有效汇聚集成,合成了1,2,3-三芳酰基中氮茚类化合物。第九章,鉴于许多化学反应仍然需要使用定量的试剂以保证其合成效率,但这必然会生成定量的副产物,对环境造成很大的影响。因此,我们设想能否在一个反应过程中,将前一步反应中生成的化学计量的副产物作为催化剂催化随后的反应,从而最大化提高反应效率,减少对环境的污染。在这一部分的工作中,我们基于可持续的正交串联催化反应策略(在这一种策略中,在“上游”反应中过量或部分重生的试剂可以内部回收用于催化“下游”反应),以甲基酮或α,β-不饱和甲基酮为底物,合成了α-碘代缩酮类化合物。第十章,鉴于2-芳酰基-3-羟基-4-碘-萘衍生物在有机合成中潜在的应用价值,同时文献中这类化合物的合成方法很少且需要多个反应步骤,在这一部分工作中,我们基于集成串联反应策略,以α,β-不饱和甲基酮为底物,发展了一种新颖的直接制备2-芳酰基-3-羟基4-碘-萘衍生物的方法,该串联反应集成了以下五个机理不同的反应：甲基酮碘化、碳碳双键异构化、氢键促进的环化、脱氢芳香化以及芳基碘化。第十一章,对本篇博士论文的工作进行了总结。