本论文主要对氮杂环卡宾作为有机小分子催化剂催化合成药物分子与天然产物活性分子骨架进行了研究,包括以下三部分：第一章：本章首先从氮杂环卡宾电性与底物结构的角度对氮杂环卡宾催化的反应做了介绍,然后对近年来氮杂环卡宾作为有机小分子催化剂在极反转反应方面的发展做了综述。介绍了常见的氮杂环卡宾催化的苯偶姻缩合、Stetter反应及a3-d3极反转在手性分子及天然产物活性分子骨架构建方面的发展,重点介绍了中性烯烃的氢化酰基化及氮杂环卡宾与金属或有机小分子催化剂共催化等一系列新反应的研究进展。第二章：Pyrroloindolone骨架是一类非常重要的吡咯并[1,2-a]吲哚类生物碱骨架,它的衍生物广泛存在于多种药物分子与天然产物活性分子中。我们利用简单易得的原料,以三级胺与氮杂环卡宾为催化剂,通过N-烯丙基烷基化与氢化酰基化接力催化的方法,一锅法高产率高对映选择性构建了含有季碳中心的Pyrroloindolone骨架。值得注意的是,氮杂环卡宾与醛羰基形成的酰基负离子并没有与活性烯烃发生Stetter反应,而是通过氢化酰基化得到了anti-Stetter反应的产物,这在之前还未被报道。该反应不但为手性Pyrroloindolone骨架的合成提供了一种新合成方法,同时也提出了一种新氮杂环卡宾催化的反应模式。第三章：本章首先介绍了氧化氮杂环卡宾催化作为一种新的催化反应模式在近些年的发展,然后我们以自己合成的具有C1对称性的手性饱和咪唑卡宾为催化剂,通过氧化氮杂环卡宾催化反应,成功实现了挑战性底物α-芳基-α,β-双取代不饱和醛的活化,高产率高对映选择性得到了全取代二氢吡喃酮衍生物,并在温和条件下以中等产率、高立体选择性合成了在生物活性分子中广泛存在的6-内酯环氧化骨架。值得注意的是,所合成的具有C1对称性的手性饱和咪唑卡宾催化剂之前并未作为有机小分子催化剂在反应中使用。