由简单易得的化合物来有效构建复杂分子一直是化学家们的研究热点,在诸多构建方法中选择性C-H键官能团化是一种非常具有吸引力的方法。重氮化合物作为一类非常重要而常用的卡宾前体,在加热、光照或过渡金属催化剂存在条件下会脱除氮气产生相应的自由卡宾或金属卡宾,进而发生一系列的化学转换,例如：X-H (X=C, N, O, S, Si等)键插入反应,环化反应,基于叶立德形成的反应,1,2-氢迁移反应等,从而有效地构建出各种结构的化合物分子,这为合成各种药物分子、天然产物以及生物活性分子提供了非常有效的手段。在各类重氮化合物中,a-重氮羧酸酯的反应性质研究最为广泛,而对于α-重氮膦酸酯的研究则相对较少。众所周知,有机磷化学在生命科学研究领域具有重要的地位,磷元素在生命起源以及生命活动过程中起着十分重要的作用。由于有机磷化合物具有广泛的生物和药物活性,引起了科学家们广泛的研究兴趣。在诸多的有机磷化合物中,p-氨基膦酸作为p-氨基酸的含磷类似物,是有机磷化学研究的重要组成部分。研究者们对其生物活性进行了广泛的研究,发现其具有抗菌、抗病毒、除草、植物生长调节活性以及酶抑制等活性,因此对于这类化合物的合成成为科学家的研究热点。为了有效合成p-氨基膦酸类化合物,探讨新的合成方法以及合成结构更加新颖的p-氨基膦酸衍生物,本文作者以天然氨基酸为起始原料,合成了一系列结构新颖的a-重氮膦酸酯,利用重氮化合物的特有反应实现结构新颖p-氨基膦酸衍生物的合成。主要开展了以下研究工作：(1)通过对由天然氨基酸衍生的α-重氮膦酸酯和醇类物质的反应研究,发现该类α-重氮膦酸酯在Cu(MeCN)4PF6催化分解产生金属卡宾发生对醇类物质的O-H键插入反应时,并未像通常情况下在重氮碳上发生O-H插入反应,而是在重氮碳的邻位,即膦酸酯的p位发生O-H插入反应,总的反应结果是发生了组合的C-H官能团化/O-H插入反应。反应生成了p-氨基-p-烷氧基取代的氨基膦酸酯,同时伴随有Z构型的1,2-氢迁移产物(p氨基取代α,p-不饱和膦酸酯)产生,反应的总收率在32-89%之间。作者同时对其反应机理进行了研究,通过氘代实验证明反应的可能机理是α-重氮膦酸酯在Cu(MeCN)4PF6催化形成金属卡宾后,首先发生1,2-氢迁移反应,在膦酸酯的p位产生一个碳正离子,继而被醇类物质捕获,最后通过1,3-氢迁移反应得到p位的O-H键插入产物p-氨基-p-烷氧基取代氨基膦酸酯。(2)研究结果表明这类α-重氮膦酸酯在Cu(MeCN)4PF6/I2的共同催化下,α-重氮膦酸酯p和γ位碳上的氢会同时迁移到重氮碳原子上,生成p-烯基取代p-氨基膦酸酯。反应的机理可能是在铜卡宾形成之后,首先对γ位碳上的氢原子产生了吸氢作用,接着发生1,2-氢迁移反应而得到双氢迁移产物p-烯基取代p-氨基膦酸酯。(3)利用这类α-重氮膦酸酯的1,2-氢迁移反应制备了一系列(Z)-β-氨基取代α,β-不饱和膦酸酯化合物,通过对反应条件的筛选发现在三氟甲基磺酸银(AgOTf)催化下,反应能以较好的收率(63-94%)和较高的Z/E选择性(Z/E构型产物的摩尔比在72：28到100：0之间)得到1,2-氢迁移产物。对反应机理的研究表明反应高Z/E选择性的产生可能是由于这类α-重氮膦酸酯在1,2-氢迁移反应过程中,自身的位阻因素造成的。(4)研究发现在三氟化硼催化条件下,这类α-重氮膦酸酯会与硫醇或硫酚类物质发生组合的C-H官能团化/S-H键插入反应,生成p-氨基p-硫代氨基膦酸酯,产物中构建出了一个N,S缩醛结构的季碳中心,反应的收率较好,底物范围宽,相应的反应机理与组合的C-H键官能团化/O-H键插入反应类似。(5)研究发现在三氟化硼催化条件下,这类α-重氮膦酸酯与吲哚或吡咯类物质可以发生组合的C-H键官能团化/C-H键插入反应,继而构建出一个N-杂季碳中心。该反应的收率较好,底物范围较宽,值得一提的是吲哚和吡咯的氨基不需要保护。反应可能的机理是三氟化硼首先与吲哚或吡咯的氨基络合,接着催化分解a-重氮膦酸酯,随着氮气的释放伴随发生1,2-氢迁移反应,在膦酸酯β位产生碳正离子随即被吲哚3位碳或吡咯2位碳原子捕获,最后通过1,3-氢迁移得到目标产物。研究结果表明由天然氨基酸出发设计合成的α-重氮膦酸酯是一类结构新颖的有机磷合成子,在O-H、S-H、C-H键插入反应和氢迁移反应中有良好的反应效果,可以方便地用于结构新颖的p-氨基膦酸衍生物的合成,目前对该类化合物的不对称合成研究工作正在探索之中。