过渡金属卡宾作为重要的有机合成中间体,因其特殊的反应活性,能够实现一些其它反应途径难以实现的高效转化,受到合成化学家的广泛关注。近年来基于过渡金属卡宾形成活性中间体的捕捉反应成为研究热点,我们课题组基于该策略发展了一系列亲电试剂捕捉活性中间体新反应,为高效构建结构多样性化合物提供了新的方法。苯并噁嗪衍生物是天然产物及药物分子的重要结构单元,在该系列衍生物中,4-季碳-4H-苯并噁嗪衍生物因具有抗肿瘤活性和杀菌活性,日益受到合成化学家和生物化学家的关注。基于亲电试剂捕捉两性离子对中间体反应为我们一步高效构建杂环化合物提供了有力的工具,本论文中我们成功实现了亲电试剂对2-(2-N-芳香甲酰氨基苯基)-2-重氮酸酯分子内形成的两性离子对中间体的捕捉反应,为快速构建4-季碳-4H-苯并噁嗪衍生物提供了新的合成方法。论文第二章,我们以芳醛作为亲电试剂,实现了芳醛对2-重氮-2-(2-N-芳香甲酰氨基苯基)乙酸酯原位形成的两性离子对中间体的Aldol反应。反应通过醋酸铑催化重氮分解,消旋锆催化剂对芳醛的活化,实现了亲电试剂与两性离子对中间体的活性匹配,成功实现了一步高效构建4-季碳-4H-苯并噁嗪衍生物。反应机理研究表明,反应经历芳醛对于两性离子对中间体的亲电捕捉历程,同时我们实现了反应的克级放大,证实了该方法用于构建4-季碳-4H-苯并噁嗪衍生物的高效性与实用性。通过初步不对称筛选,反应可以实现中等的立体选择性控制。该部分工作是对我们课题组两性离子对中间体捕捉反应的补充和发展。同时为我们实现杂环化合物多样性构建提供了新方法。论文第三章,我们继续拓展了对上述离子对中间体的捕捉反应,我们实现了基于Michael受体对于2-重氮-2-(2-N-芳香甲酰氨基苯基)乙酸酯原位形成的两性离子中间体的捕捉反应。通过一价铑与路易斯碱的催化体系,我们实现了硝基烯烃对于两性离子对中间体的亲电Michael加成反应,该反应的成功实现丰富了构建4-季碳-4H-苯并噁嗪衍生物的方法。