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有机小分子仲胺催化作为当下不对称催化的热门手段,在近十几年被广泛用于具有潜在生理活性的手性含氮杂环化合物及药物的不对称合成中。本论文主要致力于新型螺吡咯烷仲胺催化剂的设计合成与应用初探以及仲胺催化新型不对称环加成反应研究,为构建结构多样的手性含氮杂环化合物提供高效快捷的合成途径。包括以下四个方面:1)新型手性螺吡咯烷仲胺催化剂的设计合成及应用探索;2)仲胺催化不对称[3+3]环加成反应构建吡唑啉酮并哒嗪化合物;3)仲胺催化不对称反电子需求Diels-Alder反应构建手性多取代四氢咔唑化合物;4)仲胺催化不对称[4+2]环加成反应构建二氢咔唑化合物。在第一部分工作中,基于本课题组在铜催化亚甲胺叶立德与衣康醜亚胺的不对称[3+2]环加成反应的研究基础,通过简单地三步转化,设计并合成了一系列新型手性螺吡咯烷仲胺催化剂。通过模型反应对其进行初步地探索,虽未达到预期的催化效果,但为后续的改造衍生指引了方向。在第二部分工作中,首次实现了手性仲胺催化的靛红衍生的亚甲胺亚胺与肉桂醛衍生物的不对称[3+3]环加成反应,以较高的收率(53-91%)、优秀的对映选择性(86-99%ee)及中等的非对映选择性(1.1:1-3:1 dr)得到了一系列手性吡唑啉酮并哒嗪化合物。该方法为多取代手性吡唑啉酮并哒嗪化合物的对映选择性合成提供了新的思路。在第三部分工作中,设计并合成了一类新型缺电子吲哚双烯化合物,并将其运用于仲胺催化的不对称反电子需求的Diels-Alder反应。首次通过反电子需求的Diels-Alder反应构建了一系列手性多取代四氢咔唑化合物,并取得了优秀的收率(50-83%)及立体选择性(10:1->20:1dr,91-98%ee)。此外还设计合成了一类新型缺电子吡咯双烯化合物,并对其与烯醛的不对称反电子需求的Diels-Alder反应进行了初步探索,开发了合成手性异吲哚化合物的新方法。在第四部分工作中,实现了丙二腈修饰的吲哚甲醛与α,β-不饱和醛的不对称[4+2]环加成反应,方便快捷地构建了一类结构新颖的手性二氢咔唑及其类似物。通过使用手性仲胺催化体系,实现了该反应优秀的对映选择性控制(94->99%ee)。该反应为后续手性二氢咔唑化合物在药物化学中的应用及衍生提供了切实可行的途径。