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有机合成化学已经有近两百年的发展历史，碳—碳键的构建一直是该领域最核心的问题，其中最有挑战性的是季碳中心的构建。构建碳—碳键的反应经历了从19世纪碳负离子的缩合反应、碳正离子的Friedel-Crafts反应等普通有机物碳原子间反应的发现以及应用，到20世纪70年代Grignard等金属试剂、硼试剂、磷试剂、硫试剂等各种元素有机试剂以及周环反应的广泛使用，再到21世纪初金属参与催化反应的广泛应用，直到今天有机小分子催化兴起这四个阶段的发展。在此背景下，对于合成中应用构建碳—碳键的反应也相应地提出了更高的要求，不再是仅仅可以构建碳—碳键。合成中构建碳—碳键的反应需要具有高效、绿色和易操作的特点，这是当今时代合成化学的理想状态，也是人们在研究和应用新反应中所应该达到的新高度。即使是构建碳-碳键中最具挑战性的季碳中心的构建，人们也希望能够达到此高度。 五味子属（Schisandra）降三萜类天然产物是从我国传统中药五味子植物中分离得到的具有全新碳环骨架结构的复杂天然产物，目前该类化合物已经分离出几百种。本课题组已于2011年完成了首例该家族天然产物Schindilactone A的外消旋全合成，该合成在构建碳环骨架的方法上依次运用了Diels-Alder反应、烯烃关环复分解(RCM)反应，Pauson-Khand反应以及Pd(Ⅱ)催化的羰基化插入成环反应。该合成路线是一条具有普适性的路线，可以应用于多样性导向合成。本研究工作基于上述合成中应用的Diels-Alder反应以及Pauson-Khand反应而展开。 Pauson-Khand反应发现于1973年，是一类由烯烃、炔烃和一氧化碳（或者羰基化合物）直接一步高效构建环戊烯酮骨架结构的反应，该反应在天然产物全合成和具有生物活性小分子的合成中有着广泛的应用。该反应条件已经由早期的高温高压以及当量Co2(CO)8反应体系，发展到本实验室建立的Co2(CO)8-TMTU在常压CO下加热催化体系。在此基础上，为了避免Co2(CO)8的使用，开发了全新的CoBr2-TMTU-Zn原位产生活性催化剂的反应体系，实现了分子内和分子间的催化Pauson-Khand反应。该反应被证实具有良好的底物适用性和官能团容忍性，极大地提高了Pauson-Khand反应在合成甚至在工业生产中的可操作性。随后在CoBr2-TMTU-Zn体系催化Pauson-Khand反应的基础上，将其拓展应用在炔烃的三聚反应，区域选择性地得到1，2，4-三取代苯，后者经过氧化可以得到三亚苯的衍生物。 Diels-Alder反应是一类由双烯体与亲双烯体经由一步协同过程构建环己烯骨架的反应，是当今合成化学界构建碳—碳键运用最广泛的反应。在Schindilactone A的全合成中运用该反应构建BC环系的骨架结构，并由此来线性合成整个分子。若完成该家族化合物不对称合成，实现与已报道的外消旋路线对接，那么不对称的Diels-Alder反应是实现对接的基础。本着高效、绿色和易操作的原则，通过对已知方法学体系进行筛选，最终确定了脯氨酸衍生物催化的Diels-Alder反应用于Schindilactone A不对称合成的高效性和可行性，并通过相应的转化实现了不对称BC环系与已发表的外消旋路线的对接，为该家族化合物的不对称多样性导向合成奠定了基础。 基于脯氨酸衍生物的有机小分子催化体系在降三萜类天然产物不对称合成中成功应用后，该体系通过优化以及选择适当的底物，实现了对于手性季碳中心的不对称构建，否定了前人对二级胺不能催化α取代丙烯醛进行有机小分子催化反应的结论，拓展了有机小分子催化在不对称Diels-Alder反应中的适用范围，并开发了其在含有不对称季碳中心七员环合成中的新价值。在此基础上完成了Vibsane家族七员环型天然产物中关键七员环中间体的不对称构建。