关键词： 不对称加成   过渡金属催化   手性1,3-二胺   水相有机反应  

摘要： 不对称催化是现代有机化学发展的主流方向之一,也是催化领域中的难点和重要挑战。从原料到市售化学品,再到药物的合成都离不开不对称合成的应用,其中手性配体至关重要。随着环境和资源问题不断凸显,对绿色高效的化学转化提出了更高的要求。因此,设计合成新型、绿色、高效、具有高对映选择性的催化剂显得日益重要。 在水相中实现高效的不对称反应是一个巨大的挑战。而手性胺是一种稳定且结合能力很强的配体,是在水相中进行不对称转化的理想选择。本论文介绍了手性1,3-二胺配体的设计、合成及在水中与过渡金属的不对称催化效果的评估等方面的内容。 本论文第一章综述了典型的手性二胺参与的不对称催化反应。以1,2-二胺和1,3-二胺为代表,讨论了这些手性化合物与镍、铜、钌、铑、钯等过渡金属配合使用时对反应的收率和选择性的影响。涵盖了不对称还原,氧化,偶联和重排等反应类型。 基于绿色化学的理念,第二章中结合计算机辅助设计,以市售的天然产物（–）-cytisine为起始原料,通过两步反应,以百克级的规模获得一种手性1,3-二胺配体并进一步对该配体的四个位点进行结构改造,共获得了12个新配体,通过1H-NMR,13C-NMR,Q-TOF和X-RAY等对其结构进行了表征。 第三章中,将设计合成的配体与Pd（TFA）2对芳基硼酸与N-磺酰亚胺在水中的不对称加成进行评估。分别讨论了具有不同空间位阻的五元环和六元环的N-磺酰亚胺及不同电子云密度的芳基硼酸对反应收率及选择性的影响。以75%-99%的收率和76%-99%ee获得了60种N-磺酰胺。与其他类型的配体相比,我们设计的配体在该反应中表现出很强的适用性。 第四章中,为进一步提高芳基硼酸与共轭烯酮的不对称加成的产率和选择性,在已经合成的配体的基础上,进一步优化。同样以水为溶剂,在过渡金属Pd和手性二胺配体催化下,在经过配体、添加物和相转移催化剂等一系列反应条件筛选、优化后确定最佳反应条件。对应的产品产率由原来42%提高到85%,对映选择性也由56%提高到96%。 通过一系列研究证明这些设计合成的手性1,3-二胺分子在水介质中催化不对称反应具有很大的应用潜力。可以预见这类手性1,3-二胺配体在绿色不对称催化领域具有较大的优势和发展前景,这项研究也为未来开发新的反应类型,探索新的应用提供了思路。

关键词： 烯基叠氮   三氮唑   自由基反应   viridiol   不对称合成  

摘要： 烯基叠氮化合物是一类用途广泛的有机合成子,不仅可以作为叠氮化物反应,还可以作为自由基受体参与反应,是合成众多天然产物和药物分子的重要前体。烯基叠氮化合物独特的反应性吸引了我们的研究兴趣。本论文围绕以烯基叠氮为自由基受体,合成了N1-硼基取代的1,2,3-三氮唑类化合物以及呋喃甾体天然产物viridiol的多环核心骨架。论文主要包括以下两部分工作。第一部分:以AIBN为自由基引发剂,在~tBu SH的存在下,实现烯基叠氮与NHC-BH3的硼化/环化反应,合成了一系列N1-硼基取代的1,2,3-三氮唑类化合物。该方法具有底物范围广,官能团耐受性优异、操作简单等特点,对结构复杂的底物也能够适用。我们对该反应的机理进行了初步的研究,提出了可能的自由基历程的反应机理。第二部分:针对viridiol的多环骨架的合成,我们以手性源L-核糖为起始原料,采用底物控制策略,发展了一条简洁的不对称合成路线,涉及到的关键的合成步骤有:烯丙基格氏试剂对醛基的进攻,氯胺-T调节的分子内[3+2]环加成取得五/六并环结构,催化加氢的N-O键断裂取得酮羰基和伯羟基,对酮羰基的Wittig烯化引入环外碳碳双键,基于醛基的1,4-二氢吡啶环的构建,以及光诱导的自由基串联环化获得viridiol的多环骨架。

关键词： 老黄酶   不对称合成   一步纯化固定化   多酶级联   手性化合物  

摘要： 老黄酶是一类可催化ɑ,β位不饱和醛、酮、酯、腈和硝基化合物及其衍生物发生不对称氢化反应的NAD（P）H依赖性氧化还原酶,由于其催化C=C键的还原反应可产生两个手性中心,被广泛用于精细化学品和药物的生产中。这类酶的大规模应用往往受限于昂贵的辅酶NAD（P）H,通过与葡萄糖脱氢酶偶联可实现辅酶的再生。本文基于老黄酶构建了辅酶再生体系及多酶级联催化体系,分别催化烯酮不对称还原合成（3S）-3-甲基环己酮和反式（1S,3S）-3-甲基环己醇。同时,为解决游离酶稳定性差、难以重复使用等问题,将固定化酶技术应用于酶的生物体外转化,结合IMAC技术对制备的二氧化硅纳米花（SiO）进行Ni-NTA修饰,通过His-tag与Ni之间的亲和作用实现对带有His-tag酶的一步分离纯化及固定化。主要研究内容如下:（1）从基因库中获得来源于Saccharomyces pastorianus的老黄酶（Old yellow enzyme 1,OYE1）的基因序列,以p ET-28b（+）为表达载体,*** BL21（DE3）为表达宿主构建了基因重组菌株,并分别验证了重组质粒的成功构建和目的蛋白的可溶性表达。对发酵条件进行了优化,按1%的接种量将重组菌株接种于含卡那霉素（终浓度为50μg/m L）的LB液体培养基中,37℃下培养,菌液浓度OD达到0.6时,加入终浓度为0.4 m M的诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）,诱导18 h,此时OYE1的酶活达到最高462.68 U/g。进一步对含OYE1的发酵液进行分离纯化,探究了OYE1的酶学性质,其最适温度为35℃,最适p H为9.5。（2）制备了形貌及粒径均一的SiO纳米花,并对其进行Ni-NTA功能化,获得功能化固定化酶载体Ni-NTA@SiO。SDS-PAGE实验表明Ni-NTA@SiO对带有His-tag的目的蛋白OYE1和GDH具有良好的选择性。随后,将固定化酶（OYE1&GDH@Ni-NTA@SiO）用于催化3-甲基-2-环己烯-1-酮的不对称氢化反应,在p H为7.5的磷酸盐缓冲液中,加入终浓度分别为0.2 m M的NADP,20 m M的葡萄糖及初始浓度为10 m M的底物,30℃下反应24 h,3-甲基-2-环己烯-1-酮的转化率及选择性均>99%。此外,OYE1&GDH@Ni-NTA@SiO较游离酶展现出更好的热稳定性、p H稳定性、储存稳定性及重复使用性。OYE1&GDH@Ni-NTA@SiO重复使用7次后,3-甲基-2-环己烯-1-酮的转化率仍能保持在46.02%。（3）开发了多酶一锅级联催化体系,利用老黄酶和醇脱氢酶（ADH-A）级联催化3-甲基-2-环己烯-1-酮转化为高附加值的手性醇类化合物,并偶联GDH实现辅酶（NADPH和NADH）的原位再生。在“一锅”反应中,生物催化剂OYE1&ADH-A&GDH@Ni-NTA@SiO催化3-甲基-2-环己烯-1-酮不对称还原为反式（1S,3S）-3-甲基环己醇,优化固定化条件及反应条件后,反式（1S,3S）-3-甲基环己醇的产率可高达92.37%（ee>99%）。较游离酶而言,OYE1&ADH-A&GDH@Ni-NTA@SiO提升了酶的热稳定性、p H稳定性、储存稳定性及重复使用性。在连续5次循环使用后,反式（1S,3S）-3-甲基环己醇的产率仍保持在45.27%,且展现出高的立体选择性（ee>99%）。此外,进一步证实了生物催化剂OYE1&ADH-A&GDH@Ni-NTA@SiO对环状、链状及芳香族烯酮类化合物均具有良好的催化性能。

关键词： 葡萄糖脱氢酶   生物催化   定向进化   半理性设计   理性设计  

摘要： 葡萄糖脱氢酶GDH(Glucose Dehydrogenase)是自然界中普遍存在的并具有广泛用途的氧化还原酶,其天然活性为催化电子从葡萄糖转移到一些氧化辅因子的电子受体,生成葡萄糖酸内酯以及还原型的辅因子。根据电子受体的不同,GDH主要可分为PQQ-、FAD-依赖型和NAD(P)-依赖型三类。GDH由于其底物特异性和优异的催化效率,已经被广泛地应用于生物传感器、酶燃料电池、生物电池和生物催化等各种科学领域,并且是生物催化领域使用最多的辅因子偶联酶之一。 本文研究对象为来自芽孢杆菌属物种的GDH(Bac GDHs),该类酶多数为NAD(P)-依赖型的GDH(NAD(P)-GDHs),属于短链脱氢酶(SDRs)家族的扩展超家族。其最广泛的应用是作为偶联酶,通过从葡萄糖中提取电子来再生昂贵的辅因子。这一类系统已经很好地与醇脱氢酶、醛酮还原酶、亚胺还原酶和氧化酶等偶联,用来生产手性纯化学品,如醇、胺等。依据是否需要辅助酶的参与,酶促再生系统可分为酶偶联系统(辅助酶专属催化辅因子再生)和底物偶联系统(单酶催化辅因子再生以及主反应)。考虑到经济问题,底物偶联系统较酶偶联系统,更具有优势,因为只需一种酶即可达满足需求。然而,GDH由于其专属的底物特异性,将其引入底物偶联系统的研究较少。本研究基于已报道的来自巨大芽孢杆菌IWG3的高热稳定性BmGDH双突变体DN46,通过基于半理性设计的定向进化和机理研究的理性设计,开发出一种新的基于双功能BmGDH的底物偶联辅因子再生系统,并成功将其应用于不对称合成α-羟基酯,主要研究内容如下: 1.以已知的具有高热稳定的BmGDH双突变体DN46为催化剂,苯甲酰甲酸甲酯为模式底物,探究GDH用于手性合成的底物偶联系统。优化了包括温度、pH值、辅因子偏好和二价金属离子等各类反应条件。 2.通过基于半理性设计的定向进化的方法,以双突变体DN46为模板,经过两轮和三轮的迭代饱和突变(ISM),获得了突变体DN46-E96Q-H147V和DN46-E96Q-I150A-W152L,分别对R-和S-产物的ee>99%和ee>97%。随后探索了DN46和这两个最佳突变体的底物范围,并用纯化的酶在优化条件下测试了11种化合物,计算了基于产物的生成的周转数(TON)。 3.在探究GDH基于催化机理的理性设计的过程中,通过晶体模型和之前的报道研究,解释了GDH的还原催化机理,随后采用了分子对接和分子动力学模拟(MD)以及采样预反应催化构象(NACs)等一系列理论计算方法揭示了GDH催化立体选择性的反应机理。基于这些对BmGDH催化机理的研究和对立体选择性机制的深入了解,我们采用了聚焦理性迭代位点特异性诱变策略(FRISM),并使用机器学习(ML)的算法等对BmGDH进行了计算机辅助合理设计,构建了突变体DN46-W152G,实现了强效口服抗血小板药物(S)-氯吡格雷的关键中间体(R)-2-氯扁桃酸甲酯(>98%ee,96%产率)的快速合成以及克级制备。 本研究不仅探索了GDH作为生物催化剂的新功能,且进一步基于机理研究,开发出一种可用于未来工作的此类酶的合理设计方法,这对其在催化更广泛底物转化的应用提供了有效的支持。

关键词： 轴手性芳基碘化物   不对称合成   去对称化   碳氢键活化  

摘要： 芳基碘化物在有机合成中具有非常重要的作用,特别是手性芳基碘化物已经成为了有机合成领域的一大研究热点。现在，已有一些手性芳基碘化物催化剂被开发出来，可以应用于催化多种不对称反应。在不对称催化的研究中，手性芳基碘化物前体可以用催化量与末端氧化剂结合使用于反应中，并可经由直接原位生成手性高价碘化合物来催化后续反应，解决一些用其它手性催化剂难于实现的不对称反应或不能达到的高对映选择性问题。因此，发展各种手性芳基碘化物的合成新方法，以及探索其在不对称催化领域的新应用，均具有十分重要的学术价值。我们致力于继续丰富手性芳基碘化物的种类,并将其应用到不对称催化反应中。本论文主要包括以下三个方面内容：　　第一部分，综述了手性芳基碘化合物的研究进展。首先，我们简要总结了芳基碘化物在有机合成中的应用进展，介绍主要集中在形成高价碘化合物，从而催化许多类型的有机氧化反应的应用;以及形成二芳基碘鎓盐，作为一种广为用途的有机合成试剂，应用于各种取代反应和交叉偶联反应。然后，该部分重点综述了基于各种骨架的手性芳基碘化物在不对称合成中，尤其是作为手性催化剂在催化硫醚的不对称氧化反应、羰基的α-官能团化不对称反应、酚的不对称去芳构化反应、不对称C–N偶联反应、碳碳双键的不对称双官能团化反应中的应用进展。　　第二部分，发展了一种基于去对称化策略的钯催化不对称 C–H 键碘化构筑轴手性联芳基化合物的新方法。该方法可在室温条件下高对映选择性实现不对称C–H键碘化反应，并首次实现了通过C–H键对映选择性碘化合成轴手性联芳基化合物，反应有效避免了此类去对称化反应中常见的双官能团化副反应。2 个实施例实现了克级规模制备，并对该两例产物在芳醛和烯丙基三氯化硅的不对称烯丙基化反应中的应用作了初步探索，取得了良好的产率和对映选择性。另外，本论文对该反应的机理进行了详细的实验和理论计算的研究。　　第三部分，设计合成了基于四甲基螺环骨架的手性芳基碘化物并探索了不对称催化应用。在本组已发展的基于四甲基螺环二酚TM-SPINOL骨架的一系列手性配体和手性螺环磷酸催化剂的研究工作基础上,我们进一步拓展了这类骨架作为手性芳基碘化物催化剂的应用。首先，我们优化了原料3.4a的拆分方法，可实现一次完成260克规模的手性拆分。以(R)-3.4a 为原料，我们利用叔丁基保护基，经五步高收率的反应得到关键中间体四甲基螺环二胺(R)-3.19。以此手性螺环二胺(R)-3.19 和课题组先前所发展的六甲基双酚(R)-3.4b为原料，我们合成了五种轴手性芳基碘化物。相较早期发展的基于螺环骨架SPINOL的类似物，该合成路线具有更好的实用性。我们对这些轴手性芳基碘化物在N-烷氧基酰胺的去对称化反应中的应用进行了初步的探索，并成功将其发展为一种制备手性二氢喹啉酮类化合物的方法。此外，反应机理探究揭示了反应过程中芳基二碘化物的两个碘原子很可能同时分别和一个底物分子结合，这为未来该领域的进一步研究提供了一些启示。

关键词： 手性吡喃并杂环化合物   环化反应   不对称催化   手性含氟季碳   逆电子需求的Diels-Alder反应   氢键催化  

摘要： 手性吡喃并杂环骨架广泛存在于天然产物、药物和生物活性分子中,其催化不对称构建一直以来是有机合成的热点研究领域。由于氟原子特殊的物理、化学、生物等性质,在有机化合物中选择性地引入氟原子,往往能提高其代谢稳定或增强其生物活性。因此,发展简洁、高效、高立体选择性的不对称环化成反应来构建吡喃并杂环骨架以及其含氟衍生物具有重要的意义。本论文重点研究了手性吡喃并吡咯、吡喃并噻唑及其含氟衍生物等四种并杂环分子的不对称合成,同时拓展了叔胺-氢键催化的应用范围。 1)基于叔胺-方酰胺催化策略,我们实现了吖内酯与双氧代吡咯烷的不对称[4+2]环化反应。该反应底物适用性广,一系列吡喃并吡咯类化合物均能取得较好的收率,优异的非对映选择性以及良好的对映选择性(所有产物dr>20:1,ee高达99%)。 2)基于叔胺-硫脲催化策略,我们实现了 β,γ-不饱和吡唑酰胺与5-烯基噻唑酮的不对称逆电子需求的D-A反应。该反应以中等到良好的收率(46%-99%),中等的非对映选择性(78:22->20:1 dr)以及优秀的对映选择性(86 to>99%ee)构建了一系列吡喃并吡唑类化合物。 3)基于叔胺-方酰胺催化策略,我们实现了 α-氟代丁酸酯与双氧代吡咯烷的不对称[4+2]环化反应,从而以高达99%的产率,>20:1 dr值以及99%ee值获得了一系列具有含氟手性季碳的吡喃并吡咯类化合物。 4)基于叔胺-硫脲催化策略,我们实现了 α-氟代丁酸酯与5-烯基噻唑酮的[4+2]环化反应,以高达99%的产率,>20:1 dr值以及99%ee值构建了一系列具有含氟手性季碳的吡喃并噻唑类化合物。

关键词： β-氯-α-羟基膦酸酯   β-对甲苯磺酰氧-α-羟基膦酸酯   Pudovik反应   金鸡纳生物碱   不对称合成  

摘要： 有机磷化合物在药物化学、材料化学、农药、军事等领域,均有广泛应用。α-羟基膦酸酯是一类具有P-C键且在α-碳原子上连有羟基的有机磷化合物,由于具有丰富的生物学活性而倍受关注。而且,α-羟基膦酸酯分子中α-碳原子的手性,往往扮演着极为重要的角色,因此其不对称合成方法一直以来都是有机磷化学领域的研究热点之一。另一方面,在α-羟基膦酸酯的β-位碳原子上引入另一个反应性官能团,如卤素、酯基、羰基等,对于更为多样性化学结构α-羟基膦酸酯的合成而言,无疑具有显著的潜在应用价值。目前,除了传统的生物合成方法,关于α-羟基膦酸酯的高效不对称催化化学合成方法还比较少,而对于β-位同时具有活性取代基的α-羟基膦酸酯,则鲜见有文献报道。Pudovik反应是一类经典的构建P-C键的有机磷人名反应,可通过亚磷酸酯和羰基底物形成P-C键的同时得到醇羟基官能团,是当前最为通用的合成α-羟基膦酸酯的策略之一。课题组在前期Perkow关联反应研究基础上,又深入开展了基于Pudovik反应合成β-官能化α-羟基膦酸酯及其小分子催化不对称反应可行性探索研究,主要结果如下:1、金鸡纳碱催化不对称合成手性β-氯-α-羟基膦酸酯卤素作为一类优异的离去基团,它的存在使得α-羟基膦酸酯可以进一步靶向合成具有更高活性的有机磷化学分子。本论文选用氯代酮作为底物,向α-羟基膦酸酯的β-位引入氯官能团。在二氯甲烷中,以三乙胺（10 mol%）为催化剂,室温下与亚磷酸酯反应,合成β-氯-α-羟基膦酸酯。在获得外消旋的β-氯-α-羟基膦酸酯后,我们将着眼点集中于α-羟基膦酸酯中α-碳原子的手性问题上。金鸡纳生物碱作为一种有机小分子催化剂,因其具有的伪对映体形式和廉价易得的优点,在Pudovik加成反应中表现出显著的催化能力。论文以二苯基氧膦与α-氯苯乙酮作为模板底物,对5类具有不同结构的共计25种金鸡纳生物碱进行优化筛选。最终发现,在甲苯中,以带有哌嗪环的DHQD-2PHAL（2.5 mol%）为催化剂,0℃下进行反应。通过在-20℃的乙醇溶液中进行重结晶纯化后的产物对映选择性高达90%ee。在此基础上,合成了12个具有不同取代基团的β-氯-α-羟基膦酸酯和β-氯-α-羟基氧膦,ee值最高可达94%。2、基于Pudovik反应合成β-对甲苯磺酰氧基-α-羟基膦酸酯对甲苯磺酰氧基（Ts O-）是最为常用的非卤素类离去基,易于发生亲核取代反应生成新的C-C及C-X化学键。论文通过价廉易得的Koser试剂HTIB制备了α-对甲苯磺酰氧基苯乙酮,进而以其为模板底物,对相关Pudovik反应条件进行了条件优化筛选,发现在甲苯溶剂中,以三乙胺（10 mol%）为催化剂,与亚磷酸二酯室温反应,即可在无需柱层析分离的条件下高收率得到目标化合物。该反应对于苯环上的取代基以及含PC键亚膦酸酯底物,具显示出了良好适用性。在此基础上,共计合成β-对甲苯磺酰氧-α-羟基膦酸酯及α-羟基次膦酸酯和α-羟基三取代氧膦等3类21个化合物。

关键词： 异吲哚酮衍生物   不对称合成   手性磷酸催化   药理活性  

摘要： 构建手性四取代碳中心，充满困难却十分有意义。在重要母核异吲哚啉酮上构建这一四取代手性碳中心尤为重要。过去的几十年这一方向有了很大的进展，在异吲哚啉酮母核基础上实现了全碳、含硫、氮、磷的四级手性中心的构建。为许多药物及活性化合物的构建提供了解决方案。　　本文利用手性磷酸首次在异吲哚啉酮母核上高对映选择性，高收率的构建了含氧四级手性中心。这样的含 N(酰基），O-缩醛结构的异吲哚啉酮是十分重要的结构，在一系列具有抗癌活性的异吲哚啉酮 MDM2-P53 抑制剂中广泛存在。此外，就手性磷酸阴离子催化不对称合成而言，本研究克服了两大难点：全取代亚胺中间体与手性阴离子磷酸方向性较差的离子对相互作用，以及柔性脂肪长链的强灵活性。底物的这些特性给本研究的条件优化带来不小的难度。总之，虽然没能正面直接通过催化剂的修饰来彻底克服这样的难点，但是通过对底物的简单修饰，本研究高对映选择性高产率获得了异吲哚啉酮衍生物：N(酰基），O-缩醛这一具有重要意义的结构，填补了手性磷酸催化的异吲哚啉酮衍生物3位不对称烷氧基化这一空白。

关键词： 氟苯尼考   甲砜霉素胺   手性助剂   顺式羟醛反应   不对称合成  

摘要： 甲砜霉素胺是氟苯尼考与甲砜霉素等氯霉素类抗生素的重要中间体,其结构与氯霉素一样拥有两个相邻的手性中心。C-1与C-2的顺式氨基醇结构为其高效的工业合成带来了不小的困难。经过几十年的发展,各式不对称合成方法被相继开发出来,但大多由于各种原因而不适于工业应用。2014年Myers团队报道了一种使用Pseudoephenamine作为手性助剂介导顺式羟醛反应,用于胺基醇结构化合物的合成。Pseudoephenamine作为伪麻黄碱手性助剂的类似物,在介导顺式羟醛反应中显示出了优异的性能,揭示了麻黄碱类手性助剂在结构改造上的可能性。鉴于氟苯尼考的关键中间体甲砜霉素胺与氟苯尼考胺在结构上与伪麻黄碱存在的相似性,本文在这两种化合物的结构基础上,对其修饰后作为手性助剂并介导顺式羟醛反应对甲砜霉素胺进行不对称合成:1.通过对氟苯尼考胺的伯胺分别进行甲基、异丙基与苄基化的修饰得到手性助剂N1-3。其中,以N1为手性助剂的顺式羟醛反应所得的N-Boc-甲砜霉素胺产物中,(1R,2R)-构型产物与其非对映异构体,(1S,2R)-构型产物的比例(非对映异构体比例)dr=1:3.02。而以苄基修饰的手性助剂N3则显示出了更加优异的顺式选择性效果,其顺反比dr=62.41:1。而使用异丙基修饰得到的手性助剂N2则未能在羟醛反应中检测到产物。2.通过对甲砜霉素胺的伯羟基进行苄基化后,再将其伯胺基分别进行甲基化、异丙基化和苄基化修饰后得到手性助剂N4-6。以甲基化修饰得到的手性助剂N4的产物中,顺反比dr=1:1.35,相较于N1有所改善。而苄基修饰得到的手性助剂N6其产物则显示出较好的顺反比dr=28.94:1。遗憾的是,使用异丙基修饰的手性助剂N5也未能检测到羟醛反应产物。

关键词： 氮杂环卡宾   不对称催化   去芳构化   吡咯[3,4-b]吡啶   C-N轴手性  

摘要： 氮杂环卡宾作为一种有效的有机催化剂,可以与含羰基化合物生成多种活性中间体,氮杂环卡宾催化产生的α,β-不饱和酰基正离子中间体广泛用于合成五元、六元和稠合杂环化合物。论文基于α,β-不饱和酰基正离子中间体参与的形式上[3+3]环化反应,开展了以下研究工作。第一章主要总结了氮杂环卡宾催化剂的类型和氮杂环卡宾催化产生的几种重要中间体及其参与的反应研究进展。第二章发展了氮杂环卡宾催化苯并噁唑类化合物与α,β-不饱和醛的对映选择性去芳构环化反应,以良好的产率(up to 71%)和优秀的对映选择性(up to 99%)合成了一系列1H-苯并[4,5]噁唑[3,2-a]吡啶衍生物。对产物进行了放大量实验和衍生化研究。反应可以兼容各种苯并噁唑和苯并噻唑衍生物,这是首次氮杂环卡宾催化苯并唑类化合物的催化不对称去芳构化反应。第三章发展了首例氮杂环卡宾催化α,β-不饱和醛和马来酰亚胺衍生物的阻转异构选择性环化反应,高产率(up to 99%)和高对映选择性(up to 99%)合成了一系列含C-N轴手性的吡咯[3,4-b]吡啶衍生物。通过控制实验对反应机理进行了研究,提出了合理的反应机理。产物可以进行有效的放大量实验和化学转化。DFT计算和实验研究表明,合成的阻转异构体的C-N轴具有高的热力学稳定性。