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α-羟基和α-氨基膦酸及其衍生物具有重要的生物活性，已被广泛用作抗生素、除草剂、杀虫剂等，因此引起了有机化学家的极大兴趣。Pudovik反应（氢磷酰化反应）是合成α-羟基和α-氨基膦酸及其衍生物的最直接、最简单且被广泛应用的方法。氮杂环卡宾（NHCs）是一类非常重要的有机小分子催化剂，其在过去的二十年获得了快速的发展。本论文主要开展了NHCs催化Pudovik反应研究，包括以下两个部分： 1、首先合成了1种能够稳定存在的NHC、5种不同类型NHC前体和一种手性NHC前体。利用NHCs作为催化剂，分别以三甲基硅基亚磷酸二甲酯和亚磷酸酯作为亲电试剂，成功实现了醛的氢磷酰化反应，以31～99％的产率制备了26种α-羟基膦酸酯。接着将反应底物扩展到一些活泼酮化合物，并以57～99%的产率得到了10种具有季碳中心的α-羟基膦酸酯。最后，分别提出了NHCs亲硅活化和路易斯碱催化这两条可能的反应途径。 2、首先合成了22种亚胺，以此为原料，发现亚胺与三甲基硅基亚磷酸二甲酯在无需任何催化剂的条件下就可以自发反应，并最终以63～99%的产率制备了18种α-胺基膦酸酯，且该反应在克级规模仍能获得较高的产率，因此，该方法表现出了良好的商业应用价值。同时发现，在NHCs催化下，亚胺能够与亚磷酸二甲酯发生α-胺基膦酰化反应，并以40～99%的产率得到了18种α-胺基膦酸酯，还尝试利用一种手性NHC前体在碱的作用下现场生成NHC不对称催化亚胺的α-胺基膦酰化反应，结果获得了88%的产率，但ee值为零；最后，为该反应提出了两条可能的反应机理。 综上，发展了一种基于有机小分子催化剂NHCs的合成α-羟基和α-胺基膦酸酯的新方法，同时首次实现了NHCs催化C-P的形成。该方法具有反应简单、原料廉价易得、产率高、环境友好等特点。