异噁唑啉是常见的五元杂环,其骨架易修饰且能发生多种类型的转化。它不仅常被用作药物分子中的基元骨架,还被广泛地应用到天然产物的全合成中。因此,异噁唑啉骨架的构建一直是合成化学的热门研究领域。另外,重氮化合物和N-对甲苯磺酰腙作为有机合成中两类极其重要的合成子一直受到化学家们的广泛关注。百余年的研究历史使得人们深刻地意识到这两大明星分子的魅力。重氮化合物和N-对甲苯磺酰腙参与的反应类型不断被丰富,尤其为杂环化合物的高效合成提供了很多新策略。基于上述的研究背景以及我们的研究兴趣,本论文着眼于从重氮化合物和N-对甲苯磺酰腙出发,发展新的策略,实现异噁唑啉骨架的高效合成。主要研究成果如下:第一部分,成功地发展了非环状nitronates与烯烃环加成（ANOC）策略,实现了异噁唑啉的合成。该反应经过了重氮化合物与亚硝酸叔丁酯原位生成非环状nitronates中间体以及nitronates中间体与碳碳双键的[3+2]环加成反应这两个关键步骤,区域及立体专一性地制备了一系列以往难以合成的γ-丁内酯并异噁唑啉的双环骨架,我们也通过多个单晶的表征对其相对构型进行了确证。该反应不仅可以实现无催化剂的分子内转化,通过加入少量路易斯酸催化剂,还能发生分子间的反应。分子内与分子间反应均具备条件温和、原料廉价易得、操作简单和底物范围较广等优点。实验和理论两方面的机理研究为非环状nitronates作为核心中间体提供了有力的证据。这一新型的反应丰富了重氮化学,同时为异噁唑啉的合成化学开拓了新思路。第二部分,成功地实现了铜催化的N-对甲苯磺酰腙、亚硝酸叔丁酯和烯烃的[2+2+1]环化反应,简单、快速、高效地合成了一系列的异噁唑啉分子。该反应从简单易得的醛出发,采用“一锅两步”法的策略,成功构建了异噁唑啉骨架。尤其需要指出的是,在克级规模的放大反应中,该反应仍能以很高的收率实现目标化合物的合成。此外,该反应可以兼容包括羟基、羧基等在内的多种活泼官能团,并可以应用于部分药物分子的合成以及天然产物或药物分子的后期修饰中。这两大特征均使得这一策略在复杂分子的全合成中有着很好的应用前景。机理实验表明反应的核心中间体为nitronates。与此同时,这一过程也实现了首例N-对甲苯磺酰腙制备异噁唑啉分子的转化,丰富了N-对甲苯磺酰腙化学的反应类型。