2000年,哈佛大学的S.L.Schreiber教授首次提出“以多样性为导向的合成”这一理念,该理念致力于利用相同的有机合成子历经不同的化学转化方式构建一系列结构复杂、多样的化合物,这对于当前药物研发的推动以及未来生物医药的衔接具有举足轻重的意义。在过去的二十年中,随着以多样性为导向的合成实例被逐渐报道,这一前瞻性的合成理念也逐渐被广泛认可。毫无疑问,以多样性为导向的合成是一项具有挑战性的工作,因为合成中需要考虑许多关键因素,例如:产物的立体选择性、底物中多活性位点导致的竞争反应、串联反应中的关键中间体在不同催化体系中的耐受度等。传统的以目标为导向的合成、药物化学及组合化学通过逆合成分析法的运用己经取得了长足的发展,但这一经典理论很难在以多样性为导向的合成研究中再振雄风。目前,尚无成熟的方法学策略可以匹配这一新兴的合成理念,这既是对有机合成工作者在合成方法上的再次挑战,也是留给后来者研究的一方沃土。本论文通过反应条件的调控,研究了色胺异腈与C,N-环状甲亚胺叶立德为起始原料的多样性反应,高效构建了多种结构复杂、多样的产物,对于以多样性为导向的合成研究具有重要的意义。具体研究内容分为以下三个部分:第一部分中,我们研究了色胺异腈与C,N-环状甲亚胺叶立德的多样性反应,不同的溶剂可以调控不同的反应模式。在大部分非质子性溶剂调控下经历[1+3]环加成反应得到1,2-二氮杂环丁烷衍生物,在1,4-二氧六环溶剂调控下得到稠环螺吲哚啉化合物,在质子性溶剂调控下经历串联环化/重排历程得到多环喹啉衍生物。我们重点考察了质子性溶剂调控下的串联环化/重排反应,通过反应中间体的捕捉和理论计算,对该反应机理进行了深入探讨,质子性溶剂提供的氢键键合作用在串联环化/重排反应中起到了至关重要的作用。该实验为溶剂调控反应多样性的研究和复杂多环化合物的快速构建提供了新的思路。第二部分中,我们研究了普通的异腈化合物与C,N-环状甲亚胺叶立德的[1+3]环加成反应,在室温条件下合成了具有潜在生物活性的稠合1,2-二氮杂环丁烷衍生物,这是C,N-环状甲亚胺叶立德首次应用于[1+3]环加成反应的案例。该方法条件十分温和,异腈与甲亚胺叶立德的底物普适性较为广泛。此外,合成的1,2-二氮杂环丁烷化合物可实现多种后续转化反应,是一种实用性的合成砌块。第三部分中,我们研究了过氧化物存在下的色胺异腈与C N-环状甲亚胺叶立德的环加成/自由基重排反应。该反应经历先环化后断键的模式,形式上实现了磺酰氨基与二氢异喹啉骨架对色胺异腈的精准定点加成,在温和条件下以顺式立体化学实现了 2-磺酰氨基螺吲哚衍生物的合成。该方法首次实现了 C,N-环状甲亚胺叶立德作为双官能化试剂在合成中的应用,同时为吲哚以及其他具有不饱和键的化合物的双官能化反应及反应的立体化学控制提供了新思路。