四氢咔唑由于其具有重要的生物活性而受到了广泛关注,它是构建具有生物活性的天然产物的基石。咔唑类及其衍生物作为基础构架和有机化学过程中的中间体也经常出现在有机功能材料中,所以设计和改进四氢咔唑衍生物的合成新方法尤为重要。Diels-Alder反应（DA反应）是有机化学中构建手性六元环结构的最有力的转化之一,可快速获得环状和多环状化合物并产生多个立体中心。Diels-Alder反应自1928年被Otto Diels和Kurt Alder发现以来,一直是有机合成中产生复杂大分子的典型方法之一。1950年,两位科学家也因此获得了诺贝尔奖。该反应由二烯体和亲二烯体组成六元环,故又称二烯合成反应。自发现以来,DA反应得到了充分的发展,在化学合成、物理和自然产物方面都具有重要的基础意义。Diels-Alder反应也是本世纪合成化学家们研究的热点和难点问题,在理想条件下可以合成具有立体选择性的复杂多环化合物,并且已经取得了显著的成果。基于醌类衍生物与吲哚类衍生物的[4+2]环加成反应,我们设计了一种更有效的方法去催化不对称DA反应生成四氢咔唑衍生物。在手性催化的领域里,过去的十年中BINOL衍生的磷酸催化剂被确立为最突出的参与者之一。它们是一种用途广泛的催化剂,能够催化多种简单温和的反应条件,从而备受关注。Akiyama因其在2004年对手性Br?nsted酸催化Mannich反应的研究被广泛认为是该类催化剂使用的先驱者之一,而手性（R）-BINOL磷酸催化剂在DA反应中也被多次使用并发表。2006年,Akiyama利用手性（R）-BINOL磷酸催化剂催化2-羟基苯基亚胺与Brassard二烯的氮杂Diels-Alder反应。同年,他在亚胺类底物的基础上扩大了他的研究成果并发表了多篇论文。Terada在2009年也利用乙醛酸和二烯的杂Diels-Alder反应合成了二氢吡咯烷酮。这些反应都是可被（R）-BINOL磷酸催化剂激活的经典反应,对在DA反应生成高立体选择性产物具有积极的催化作用。由于手性金属磷酸盐催化剂可以利用手性金属磷酸盐增加对其金属周围手性多配位位点的控制,基于这一优势,手性碱金属磷酸催化剂也引起了广泛的关注。Inanaga的团队率先利用手性镧系磷酸盐和一系列其他手性磷酸盐进行不对称Diels-Alder反应。后来,Feng和Zhu等人也相继报道了（R）-BINOL及其金属衍生物催化的杂Diels-Alder反应。我们课题组长期研究利用金属磷酸盐催化的一系列反应,并成功地将其运用在DA反应中进行新的对映选择性转化。基于前人的研究和以上理论,我们利用手性金属磷酸盐催化以苯醌和3-乙烯基吲哚为模板的Diels-Alder反应。虽然硫脲催化体系作为一种具有酸碱双官能团有机催化剂,可催化3-乙烯基吲哚与不同的代表性二烯体进行DA反应,由此得到具有光学活性的四氢咔唑衍生物。然而,还是仅有少量的催化剂被发现和报道利用DA反应方法催化生成具有光学活性的四氢咔唑衍生物。因此,我们的研究旨在探索一种新的催化体系能在Diels-Alder反应中制备高立体选择性的四氢咔唑骨架。本文中详细介绍了有效的手性（R）-BINOL催化剂的合成路线,经处理后合成其金属磷酸盐催化剂,从而催化不对称Diels-Alder反应得到了四氢咔唑衍生物。我们通过对各种手性金属磷酸盐催化剂的筛选,开展了不对称DA反应的研究。在优化了该反应的反应条件后,我们找到了最适反应条件:以甲基环己烷为溶剂,以手性磷酸镁盐Mg[P4]₂为催化剂,在-25 ^oC条件下进行反应。此条件下反应物完全转化并且产率达到99%,ee值最高为96%。在确定了最佳反应条件的基础上,我们扩大了苯醌和3-乙烯基吲哚的底物范围。根据数据表明,这种转化具有底物适应范围广、对映选择性好、条件温和等有点。特别是无论吲哚类衍生物4、5、6、7位上的基团是一个吸电子基团（例如氟原子、溴原子、氯原子）还是一个供电子基团（甲基、亚甲基）,反应的耐受性都很好。在完成上述研究和催化剂结构信息的基础上,我们还推测了手性磷酸镁盐Mg[P4]₂催化的不对称DA反应可能存在过渡态。此外,我们发现产物在空气中容易芳构化,为了使四氢咔唑骨架更加稳定,我们通过钯碳催化在氢气环境下进行还原反应,直接得到产物的稳定衍生物。因此可以得出,以手性金属磷酸镁盐为催化剂,我们建立了一种对映体选择性高、反应效率高的Diels-Alder反应,为四氢咔唑衍生物的合成提供了一种基本方法。同时,单激活苯醌底物的模式也被证明可以有效的利用在DA反应中,提供高立体选择性产物。该反应可用于制备四氢咔唑衍生物在各种天然产物的合成和有机材料的应用中,我们也在进行对其进一步的研究。