莫西沙星是Bayer公司研发的第四代超广谱氟喹诺酮类抗菌药,被称为"治疗呼吸道感染接近理想的药物",而拥有巨大的市场。其关键手性中间体的(S,S)-2,8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷因合成难度较大,成本高,目前只能小规模生产而价格昂贵。开展其合成方法的研究是医药工业的迫切需求。另一方面,许多手性含氮杂环小分子化合物因具有生理活性和合成难度较大而受到高度重视,开展吡啶类芳香单杂环的不对称氢化还原反应研究具有很好的学术意义。综合以上因素,本文较系统地开展了以(S,S)2,8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷为代表的手性含氮杂环小分子化合物的合成方法(包括不对称合成)研究。希望能为莫西沙星侧链的生产提供理论和实际参考的同时,也能为吡啶类芳香单杂环的不对称氢化还原反应及其手性含氮杂环小分子化合物的不对称合成提供学术参考。本文第二章对Wang路线进行了以下改进:1)用廉价、易操作的硼氢化钠/氯化锌体系代替了易爆且价格昂贵的氢化铝锂,且保持了 92.5%的高收率。2)用低共熔物/三乙胺体系代替了原来的乙醇钠/乙醇体系,既提高了操作的安全性,并将80.5%的收率提高到87%。3)用价格较便宜的D-(-)-酒石酸代替价格相对较贵的S-(+)-扁桃酸完成了拆分。在此基础上提出的合成路线一,可以21.5%的总收率合成得到(S,S)-2,8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷。本文第三章对蔡和Pallavicini路线进行了以下改进:1)用二氯海因代替了不易产业化的MnO2或易产生大量废水和釜效率较差的二氯异氰基尿酸钠,提高了反应效率和减少了工业废水,还保持了 93%的高收率。2)用乙醇代替易挥发的丙酮,减少了溶剂的使用,增加了生产的安全性。在此基础上提出的合成路线二,可以46%的总收率合成得到(S,S)-2,8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷。本方法是一条较适合产业化的方法,但也存在使用贵金属钯碳,成本较高,合成路线偏长的问题。进一步提出不对称合成(S,S)-2,8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的路线三。本方法通过对6-苄基-毗咯并[3,4-b]吡啶-5,7-二酮的不对称氢化还原,打通了一条只需5步反应就能以64%的总收率得到目标产物的手性合成路线,是一条最简捷而且最符合绿色化学和收率最高的新方法,但也存在催化剂及其配体价格昂贵的问题。本文第四章设计了一条合成中间体2,3-吡啶二甲酰亚胺未经保护而直接还原和拆分,且其手性无效异构体经消旋化得以循环利用的(S,S)-2,8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷合成新路线。该路线简短,成本较低,总收率中等(40%)。是一条较经济可行的路线。