有机磷化合物在药物化学、材料化学、农药、军事等领域,均有广泛应用。α-羟基膦酸酯是一类具有P-C键且在α-碳原子上连有羟基的有机磷化合物,由于具有丰富的生物学活性而倍受关注。而且,α-羟基膦酸酯分子中α-碳原子的手性,往往扮演着极为重要的角色,因此其不对称合成方法一直以来都是有机磷化学领域的研究热点之一。另一方面,在α-羟基膦酸酯的β-位碳原子上引入另一个反应性官能团,如卤素、酯基、羰基等,对于更为多样性化学结构α-羟基膦酸酯的合成而言,无疑具有显著的潜在应用价值。目前,除了传统的生物合成方法,关于α-羟基膦酸酯的高效不对称催化化学合成方法还比较少,而对于β-位同时具有活性取代基的α-羟基膦酸酯,则鲜见有文献报道。Pudovik反应是一类经典的构建P-C键的有机磷人名反应,可通过亚磷酸酯和羰基底物形成P-C键的同时得到醇羟基官能团,是当前最为通用的合成α-羟基膦酸酯的策略之一。课题组在前期Perkow关联反应研究基础上,又深入开展了基于Pudovik反应合成β-官能化α-羟基膦酸酯及其小分子催化不对称反应可行性探索研究,主要结果如下:1、金鸡纳碱催化不对称合成手性β-氯-α-羟基膦酸酯卤素作为一类优异的离去基团,它的存在使得α-羟基膦酸酯可以进一步靶向合成具有更高活性的有机磷化学分子。本论文选用氯代酮作为底物,向α-羟基膦酸酯的β-位引入氯官能团。在二氯甲烷中,以三乙胺（10 mol%）为催化剂,室温下与亚磷酸酯反应,合成β-氯-α-羟基膦酸酯。在获得外消旋的β-氯-α-羟基膦酸酯后,我们将着眼点集中于α-羟基膦酸酯中α-碳原子的手性问题上。金鸡纳生物碱作为一种有机小分子催化剂,因其具有的伪对映体形式和廉价易得的优点,在Pudovik加成反应中表现出显著的催化能力。论文以二苯基氧膦与α-氯苯乙酮作为模板底物,对5类具有不同结构的共计25种金鸡纳生物碱进行优化筛选。最终发现,在甲苯中,以带有哌嗪环的DHQD-2PHAL（2.5 mol%）为催化剂,0℃下进行反应。通过在-20℃的乙醇溶液中进行重结晶纯化后的产物对映选择性高达90%ee。在此基础上,合成了12个具有不同取代基团的β-氯-α-羟基膦酸酯和β-氯-α-羟基氧膦,ee值最高可达94%。2、基于Pudovik反应合成β-对甲苯磺酰氧基-α-羟基膦酸酯对甲苯磺酰氧基（Ts O-）是最为常用的非卤素类离去基,易于发生亲核取代反应生成新的C-C及C-X化学键。论文通过价廉易得的Koser试剂HTIB制备了α-对甲苯磺酰氧基苯乙酮,进而以其为模板底物,对相关Pudovik反应条件进行了条件优化筛选,发现在甲苯溶剂中,以三乙胺（10 mol%）为催化剂,与亚磷酸二酯室温反应,即可在无需柱层析分离的条件下高收率得到目标化合物。该反应对于苯环上的取代基以及含PC键亚膦酸酯底物,具显示出了良好适用性。在此基础上,共计合成β-对甲苯磺酰氧-α-羟基膦酸酯及α-羟基次膦酸酯和α-羟基三取代氧膦等3类21个化合物。