越来越多的多肽与蛋白药物被用于临床治疗,占据了超过10%的市场份额,其成药概率是小分子药物的2倍。制约多肽药物发展的重要因素在于结构的不稳定性、较低的跨膜效率以及口服利用度。非天然氨基酸替换以及多肽修饰不仅可以提高多肽药物的稳定性,提高其生物利用度,还可能提高其药理学活性,从而增加多肽分子的成药性。另一方面,非天然氨基酸分子本身也是重要的生物活性分子或药物分子。因此,实现各种非天然氨基酸多样性以及高立体选择性的合成以及多肽的修饰,对于创新药物的发展具有重要意义。近二十年来,不对称有机催化方式因其无毒,易操作,反应条件温和,而成为有机化学中最富成果的研究领域之一。本论文利用不对称有机催化的方式成功实现了两类非天然氨基酸衍生物的不对称合成以及基于吲哚化学与立体选择性反应的色氨酸不对称专一性修饰,以期为基于氨基酸和多肽分子的药物发现提供有用的化学实体。论文分为5章。第一章是对非天然氨基酸概括介绍以及氨基酸不对称合成与修饰策略的研究综述。第二章到第四章中,我们围绕氨基酸的不对称合成与修饰分别开展了3项研究。首先,我们发展了手性硫脲催化的噁唑酮与脱氢丙氨酸的不对称Michael加成反应,高立体选择性与对映选择性地实现了二氨基二酸类衍生物的不对称构建。通过该反应可以用于合成手性二氨基二醇类化合物以及γ-内酰胺类化合物。接着我们又对2,3-二取代吲哚与β,γ-炔基-α-亚胺酯的不对称去芳构化反应进行研究。在温和的条件下,通过简单的一步反应可以实现含有四取代手性联烯结构的α-氨基酸酯的不对称构建,该反应具有优秀的区域选择性、非对映选择性与对映选择性。利用该反应可以合成二氨基二酸类化合物以及具有生物活性分子骨架结构的氨基酸衍生物。此外,我们发现利用不同的磷酸催化剂可以得到不同构型的产物。最后,我们通过变换反应条件,分别实现了3-取代吲哚N-1位和C-2位的不对称烷基化反应,该策略可用于色氨酸以及含有色氨酸寡肽分子的特异性修饰。第五章是对本论文研究内容的总结与展望。