氮、氧杂环化合物是一类非常重要的杂环分子,大多具有生物和药理活性。作为医药、农药、天然药物、染料和其他化工品的中间体,氮、氧杂环化合物及其衍生物的应用越来越广泛,在生产和生活中所占有的地位也越来越重要。因此,人工合成氮、氧杂环化合物是非常必要的。到目前为止,虽然有多种方法可以用来构筑氮、氧杂环化合物,但是寻找和开发新颖、高效、环境友好、反应条件温和以及操作简便的方法来构筑结构新颖的含氮、含氧杂环化合物骨架仍然有着持续的需求。而用金属催化有机反应来构建含氮或含氧化合物则是一种有效的策略。铁盐和铟盐具有价格便宜、低毒等优点,常用作有机反应的催化剂。本论文以廉价的金属盐为催化剂,围绕几类含氮和含氧的杂环分子的设计与合成方法而开展研究工作,具体包括以下几方面内容:（1）在本文中研究了以TiCl₄为催化剂,由2,2’-二羟基联苯和端基芳香炔烃为起始原料,经过迈克尔加成反应,成功的合成了新型的杂环化合物苯并二氧杂卓类的衍生物。该反应只需要催化量（10 mol%）的TiCl₄,不需要加入任何配体,而且条件温和,操作简便,产物具有良好的区域选择性和收率。（2）在本文中研究了以In（OTf）₃为催化剂,由炔酸酯和邻苯二胺类化合物经过[4+2+1]的环加成反应合成二取代的1,5-苯并二氮杂卓类的衍生物。该合成方法反应在室温并且是无溶剂条件下进行,反应温和,操作简便,具有原子经济性,而且所使用的催化剂与原料廉价易得,符合绿色化学的要求。（3）在本文中首次研究了以FeCl₂为催化剂, 3,5-二-三氟甲基二苯基脯氨醇为手性配体,成功的用于偶氮甲碱叶立德的不对称[3+2]环加成反应。在20°C的条件下,选用CH₃CN作为溶剂,NEt₃作为碱,氮气保护下反应24h。目标产物得到不错的收率和对映选择性。