本文立足于叔胺亲核催化的n-π*和n-σ*这两种作用模式,探索了利用叔胺对丙烯醛、靛红衍生的Morita-Baylis-Hillman(MBH)烯丙基溴代物、三甲基氰硅烷(TMSCN)以及氟代烯醇硅醚等不同亲核试剂的活化,来发展构建杂原子取代的季碳手性中心和全碳季碳手性中心的不对称催化新反应,导向具有较高应用价值的手性砌块的高效合成。论文工作同时还表明,选择合适的氢键给体与叔胺形成双功能催化,有助于改善构建季碳手性中心的反应活性和选择性控制。利用廉价易得的金鸡纳碱衍生物,本论文开展了以下几方面的工作：1)运用叔胺-酚羟基双功能催化,实现了高效高选择性的丙烯醛与靛红的不对称MBH反应。这是MBH反应自1968年被发现以来,首例不对称催化的酮为亲电试剂及丙烯醛为亲核试剂的报道。利用双功能叔胺催化剂β-ICD,反应能以高达97%的产率和99%的对映选择性得到相应的3-羟基季碳氧化吲哚。反应产物可以方便地转化成五元内酯化合物,呋喃并吲哚啉衍生物及MBH烯丙基溴代物。机理研究表明催化剂p-ICD上的酚羟基和奎宁环刚性叔胺结构对该反应的顺利发生起到了至关重要的作用。基于这些实验结果,我们提出了该反应可能的立体化学模型。2)实现了手性叔胺催化的靛红衍生的MBH溴代物与酮的不对称[3+2]环加成反应。利用p-ICD衍生的叔胺催化剂,可实现γ区域选择性的环化,高效、高立体选择性地合成了一系列含相邻季碳手性中心的螺环氧化吲哚,包括双螺环氧化吲哚及氟代烷基取代的螺环氧化吲哚。以靛红与丙烯醛的MBH反应及[3+2]环加成反应为基础,我们进一步实现了首例叔胺催化的不对称MBH-溴化-[3+2]环化串联反应。控制实验表明,MBH溴代物上的醛基是该[3+2]环加成反应成功实现的关键。这项研究首次实现了利用MBH溴化物来发展不对称陆氏[3+2]环加成反应,以及把MBH反应与[3+2]环加成结合起来发展一锅法串联反应。结合理论计算以及质谱分析等手段,我们对反应机理进行了研究,并对[3+2]环加成反应的立体选择性及区域选择性进行了合理的解释。3)利用叔胺-氢键给体双功能催化研究了一些活泼酮亚胺与TMSCN的不对称Strecker反应,为相关Cα-季碳氨基酸提供了一些高效的合成方法。运用所发展的奎宁衍生的新型手性叔胺-次磷酰胺双功能催化剂,首次尝试了N-芳基取代靛红亚胺与TMSCN的不对称Strecker反应,最高取得71%的对映选择性。这也是首例对靛红亚胺的不对称亲核加成反应,为3-胺基季碳氧化吲哚的不对称催化合成提供了一种新策略。基于该反应的重要性,我们进一步利用双功能叔胺-硫脲催化剂实现了高效高选择性的TMSCN对N-Boc靛红亚胺的氰化反应,并发展了串联aza-Wittig/不对称Strecker反应。利用该反应为关键步骤,我们完成了由阿斯利康开发的具有止痛作用的化合物Spirohydantoin I的首次不对称催化全合成。利用叔胺-硫脲双功能催化,我们还成功实现了α-氟代烷基酮亚胺与TMSCN的不对称Strecker反应,目标产物α-季碳氨基氰最高可取得98%的产率和96%的ee值。该方法条件温和、底物普适性广,并且产物可以方便地转化成光学活性的α-季碳氨基酸。在此基础上,我们进一步实现了副产物水促进的α-氟代烷基酮、芳胺及TMSCN的一锅法亚胺形成/不对称Strecker串联反应。根据观察到的亚胺α氟原子强烈影响反应活性和对映选择性的实验事实,通过理论计算研究,我们提出了氟代酮亚胺与(硫)脲的识别新模式。4)在发现叔胺可高效活化氟代烯醇硅醚的基础上,利用手性叔胺-脲双功能催化,实现了二氟烯醇硅醚与靛红及β,γ-不饱和-α-酮酸酯的不对称Mukaiyama-aldol反应,高对映选择性地构筑了一系列a-二氟烷基取代的叔醇。这一方法成功应用于天然产物Convolutamydine E的二氟代类似物的不对称全合成。我们还进一步实现了单氟烯醇硅醚与靛红的不对称Mukaiyama-aldol反应,以高达94%的产率,15：1的非对映选择性及94%的ee值合成了一系列含相邻季碳手性中心的3-羟基季碳氧化吲哚。在研究过程中,我们还发现在叔胺-氢键给体双功能催化下,氟代烯醇硅醚的反应活性比相应的非氟代烯醇硅醚要高,但α-氟代酮的活性比相应的非氟代酮要低。此外,氟取代效应还对反应的对映选择性控制产生显著影响。目前氟取代效应影响反应活性和立体选择性的原因还不清楚,有待进一步结合理论计算等手段对这一重要的科学问题进行研究。