不对称催化在过去几十年里取得了迅速的发展,至今仍然是化学最为活跃的领域之一。不对称催化为手性医药、农药及其它化学品的工业发展提供了重要的理论基础。其中发展新型手性催化剂是该领域主要研究内容之一。双嗯唑啉配体是过去二十多年非常流行的手性催化配体类型之一。在前期工作中,本课题组发现基于芳甲叉骨架的手性双噁唑啉配体在吲哚与苯亚甲基丙二酸酯的不对称Friedel-Crafts烷基化反应中表现出优异的催化性能。在此基础上,本文更加深入的研究了手性芳甲叉双噁唑啉配体在不对称催化反应中的应用,并探讨这些反应的催化机理。同时设计合成了其化学电子等排体——芳甲叉骨架的手性双噻唑啉配体,将其应用于不对称Friedel-Crafts烷基化反应。首先,我们采用手性双噁唑啉配体L6-Cu(OTf)2催化体系催化吲哚与N-磺酰亚胺的不对称Friedel-Crafts烷基化反应,在优化反应条件下,对大多数底物都能给出中等以上的产率和优异的对映选择性(70-90%yield, up to99%ee)。与之前报道的Evans型手性双嗯唑啉配体1c-Cu(OTf)2体系相比,显示出了相当的对映选择性和更高的催化活性。其次,我们成功完成了芳甲叉双嗯唑啉配体Ll-Cu(OTf)2体系催化吲哚与β,γ-不饱和α-酮酸酯的不对称Friedel-Crafts烷基化反应。苯基取代的噻吩甲叉双嗯唑啉配体L1表现出最好的催化活性和对映选择性(99%yield,>99%ee),不同取代基底物均能获得高收率和优异的对映选择性(81～99%yield, up to99%ee),优于之前文献报道的其它催化体系。首次实现了无保护的吡咯与β,γ-不饱和α-酮酸酯的不对称Friedel-Crafts烷基化反应。并且利用L4-Cu(OTf)2催化体系获得构型翻转的R型吡咯加成产物(up to98%ee)。再次,以芳甲叉丙二羧酸酯和手性氨基醇为起始原料,经六步反应制备了一系列芳甲叉骨架手性双噻唑啉配体,同时对该类手性双噻唑啉配体在吲哚与芳亚甲基丙二酸酯的不对称Friedel-Crafts烷基化反应中的应用进行了研究(55～99%yield, up to99%ee)。与相应的双噁唑啉配体相比,手性双噻唑啉配体给出了稍低的催化活性。最后,我们还利用手性芳甲叉双噁唑啉配体和双噻唑啉配体与金属配位进行了其它不对称催化反应的探索,包括烯丙基烷基化反应、吲哚与硝基烯的不对称傅-克烷基化反应和Henry反应等。总之,本论文较为系统的研究了手性芳甲叉双噁唑啉和双噻唑啉配体在不对称催化反应中的应用。其中,对某些反应显示出优于以前文献报道的催化方法。论文工作为拓展新的手性双嗯唑啉配体类型,发展新的手性催化剂和新的不对称合成方法提供一定的理论指导和实验基础。