氮杂五元环化合物是一类非常有用的化合物，许多天然产物、生物活性物质和手性药物都含有这类骨架结构。如何能够方便高效地合成这类化合物，是化学工作者一直追求的目标，也是本文致力于研究的方向。　　 基于氢键活化的理论，首次实现了有机小分子催化的甘氨酸叔丁酯亚胺(亚甲胺叶立德)和硝基烯烃化合物的不对称1，3-偶极加成反应，合成了一系列多取代的吡咯环类化合物。研究发现用金鸡纳碱衍生的硫脲，特别是奎宁的硫脲衍生物，可以较好地催化该反应，产物具有较高的收率和对映选择性(63％ee)。值得一提的是，在该催化剂作用下，反应产物具有很高的非对映选择性(＞99：1 dr)。该研究为合成手性多取代的吡咯环化合物提供了一种新的方法。　　 首次利用手性相转移和金鸡纳碱类催化剂实现了α-异腈酸酯和α-酮酸酯的类似[3+2]成环反应，合成了一系列含有手性季碳的噁唑啉类化合物。产物水解后可到β-羟基氨基酸衍生物，为含有季碳的β-羟基氨基酸的合成提供了一种有效方法。由于酮酸酯的活性较低，不管是相转移催化剂，还是金鸡纳碱类有机碱催化剂，都不能使反应得到令人满意的结果。在经过一系列条件优化后，以辛可宁定为催化剂，反应的最高收率可达97％，但非对映选择性最高只有80/20，对映选择性只达到56％。　　 在前期工作的基础上，继续研究了用金鸡纳碱衍生物催化的α-取代异腈酸酯和醛的Aldol缩合类似[3+2]的成环反应。研究发现当奎宁结构中具有酚羟基，且C-9位的羟基被萘甲酰基保护时，反应可以得到较好的结果：在最佳的实验条件下，可以得到61～94％的收率，70～90％的对映选择性，18：1～2：1非对映选择性。　　 通过计算化学对醛和异腈酸酯的反应历程进行了研究。对该反应建立了[3+2]协同反应模型和分步进行的模型，通过计算发现反应经过分步历程时，反应的活化能较低，更有利于反应进行，即先经过Aldol反应，然后再成环。同时对分步反应的两个模型进行计算，发现氢键的作用方式对反应活化能也有较大影响，当催化剂中叔胺正离子中的氢和底物醛羰基上的氧作用，酚羟基和异腈酸酯中的氮或羰基氧作用时，最有利于反应进行。同时C9羟基取代基对底物也有一定的空间位阻作用，对控制反应的选择性有一定的帮助作用。