近年来,氮杂环卡宾作为一类重要的有机催化剂与金属配体,在有机研究领域引起了广泛关注。氮杂环卡宾作为一种独特的有机催化剂,被广泛用于醛类化合物的极性反转反应,但是此模式的反应底物局限于醛类化合物。因此,化学家们开始探索新类型的反应底物,从而进一步拓展氮杂环卡宾的催化模式。其中,氮杂环卡宾作为碱催化剂的催化模式目前仍处于探索阶段。此外,氮杂环卡宾作为一类具有较强给电子能力的新型配体,被广泛应用于贵金属的催化反应中。因此,拓展氮杂环卡宾作为碱催化剂所能催化的反应与探索氮杂环卡宾作为配体的廉价金属钴催化反应,具有一定的理论意义和实践价值。本论文研究了氮杂环卡宾作为碱催化剂和金属钴配体的应用,主要内容包括以下五个方面:研究了氮杂环卡宾催化醇类化合物与酮类化合物的α-烃化反应。在碱的作用下,以酮与醇为原料,以较高的产率(98%)成功合成了二烷基酮类化合物。该反应体系具有原子经济性高、实验操作简单,并且不需要过渡金属和配体的优点。研究了在碱性条件下,以氮杂环卡宾为催化剂,醇类化合物和吲哚类化合物为底物的烃化反应,以较高的产率合成了3位取代的吲哚类化合物。该方法不仅适用于伯醇化合物,同样适用于仲醇化合物。该反应体系具有区域选择性好,原子利用率高,廉价和对环境友好的优点。研究了以氮杂环卡宾为有机小分子催化剂的间接Friedlander环化反应。实现了 2-氨基苯甲醇类化合物和酮类化合物之间的环化反应,合成了喹啉类化合物;并以酮和醇发生α-烃化反应后的产物二烷基酮类化合物为原料,与2-氨基苯甲醇类化合物发生间接Friedlander反应,一锅法制备得到了多取代的喹啉类化合物。该方法避免了有毒金属试剂的使用,为制药和化工行业提供了一个新的选择。研究了氮杂环卡宾作为催化剂在aza-Michael/aldol domino反应中的应用。以α-羰基酰胺和α,β-不饱和酮为底物高效地合成了具有潜在药用价值的3-羟基吡咯烷酮类化合物,同时该反应具有极强的官能团适用性。该非金属催化反应体系具有反应条件温和、产物稳定和操作简单的优点。研究了氮杂环卡宾作为钻配体在C-H功能化反应中的应用。以较高的产率及较好的区域选择性,在杂环化合物杂原子的邻位引入了乙氧羰基二氟甲基基团,且底物的适用范围很广。