有机膦和有机胺是两类具有较强亲核性的路易斯碱,近年来已经被大量应用于有机化学的催化反应中。有机膦催化的联烯酸酯的环化反应已经发展成为一类构建多取代官能团化的碳环以及杂环化合物的重要策略。而有机膦催化的联烯酸酯在反应中表现出了反应类型的多样性,可作为一碳、二碳、三碳、四碳等合成子参与到环化反应中。异氰基乙酸酯是一类具有αα-活泼氢的化合物,其在有机胺的作用下易去质子化得到碳负离子中间体,该中间体具有很强的反应活性,很容易作为三碳合成子与贫电烯烃、亚胺或羰基化合物发生环化反应。在文献综述部分,我们对有机膦催化的联烯酸酯和有机胺催化的异氰基乙酸酯所参与的环化反应进行了归纳和总结。在分析总结的基础上,分别将邻位对甲苯磺酰胺基查尔酮、邻位叔丁氧羰基胺基查尔酮以及巴比妥酸取代的环庚三烯等底物引入到有机膦催化的联烯酸酯的环化反应中。将六元环状磺酰亚胺底物引入到有机胺催化的异氰基乙酸酯的环化反应中。最终成功发展了四类新型的环化反应,合成了下列四类具有潜在生物活性的化合物。(1)在三丁基膦的催化下,加入适量的苯甲酸作为添加剂,高非对映选择性地实现了邻位对甲苯磺酰胺基查尔酮与2,3-丁二烯酸酯的[4+1]环化反应,成功构建了一系列反式2,3-二取代吲哚啉类化合物。添加剂苯甲酸的加入明显地提高了反应的收率,这种现象可能与苯甲酸可促进质子转移过程,从而加快反应速率有关。(2)在上述查尔酮类底物范围拓展的过程中,我们发现当氮上的取代基为叔丁氧羰基时,[4+1]环化反应并没有发生,而是发生了有机膦催化的2,3-丁二烯酸酯与贫电烯烃的[3+2]环化反应。通过对手性膦催化剂的筛选,实现了手性膦催化的邻位叔丁氧羰基胺基查尔酮与2,3-丁二烯酸酯的不对称[3+2]环化反应,得到了具有高对映选择性的环戊烯类产物。与之前的研究工作相比,查尔酮类底物中NHBoc基团的引入,明显地提高了反应的收率和选择性。可能的原因是,氮原子与底物或者有机膦催化剂之间形成氢键相互作用,从而更好地控制底物的进攻方向,提高反应的选择性,加快反应速率。(3)巴比妥类螺环化合物是一类具有潜在药物活性的分子,而且高阶环加成反应一直以来是有机膦催化环化领域的一个难点。在该项工作中我们实现了有机膦催化的巴比妥酸取代环庚三烯与αα-取代联烯酸酯的[8+2]环化反应。在此基础上,通过手性膦催化剂的筛选,借助Kwon桥环手性膦实现了首例有机膦催化的不对称[8+2]环化反应,为合成手性巴比妥类螺环类药物提供了新的方法。(4)在我们不断寻找三碳合成子的过程中发现,有机胺催化的异氰基乙酸酯是一类非常活泼的结构单元,我们发展了三乙烯二胺催化的六元环状磺酰亚胺与异氰基乙酸酯的[3+2]环化反应,以中等较高的收率和良好的立体选择性得到了磺酰基咪唑啉类化合物。由于前人的研究工作仅实现了异氰基乙酸酯与链状亚胺的环化反应,该项研究填补了异氰基乙酸酯与环状亚胺类底物反应的研究空白。成功构建了一系列咪唑啉类化合物,该类化合物还可以在浓盐酸的条件下水解得到酰胺类化合物。该反应为磺酰基咪唑啉药物的制备提供了简洁有效的途径。