亚胺的亲核加成反应是合成复杂含氮化合物最重要的反应之一。该反应大多需要预制备和分离纯化不稳定的亚胺底物，高效构建相邻季碳手性中心、螺环和桥环的方法仍然有限。开发新型亲核试剂，研究亚胺中间体原位生成新方法，探索立体控制新策略，发展亚胺亲核加成新反应，构建高合成挑战性的相邻季碳手性中心、螺/桥环骨架，具有重要的合成研究价值和应用潜力。本论文以廉价的手性氨基酸或其衍生物为手性源，研究了多官能团化的烯丙基硼酸和环丙醇为新颖的亲核试剂与原位生成的酮亚胺和亚胺离子的不对称加成反应，高效实现了相邻季碳手性中心和螺/桥环骨架的不对称构建。本论文具体包含以下三方面的研究。
　　（一）γ,γ-二取代烯丙基硼酸与酮亚胺烯丙基化反应构建相邻季碳手性中心研究
　　本论文成功实现了非手性的亲核试剂γ,γ-二取代烯丙基硼酸与手性氨基醇和靛红原位生成的酮亚胺的加成反应，以高收率和高非对映选择性实现了一系列高合成挑战性的含有相邻季碳手性中心3-氨基氧化吲哚衍生物的制备。机理研究表明，硼酸与酮亚胺的氨基醇片段的羟基发生配体交换后，亚胺的烯丙基化反应以分子内的形式进行，反应速度不仅得以大大提升，反应的立体选择性也得到手性氨基醇的高效控制，从而解决了相邻季碳手性中心构建的低反应活性和低立体选择性的难题。该研究的创新点在于：使用廉价易得的手性氨基醇为手性源和氮源；生成的酮亚胺中间体无需分离纯化；反应底物范围广，多种不同官能化的烯丙基硼酸和靛红均能较好地兼容；通过选择使用合适的E/Z构型的烯丙基硼酸和L/D立体构型的手性氨基醇，可实现四个异构体中每一个异构体的选择性合成。该项研究首次实现了非手性γ,γ-二取代烯丙基硼酸与酮亚胺的烯丙基化反应，丰富了相邻季碳手性中心构建的合成方法学。
　　（二）环丙醇与酮亚胺加成反应构建哌啶螺环氧化吲哚研究
　　作为以手性氨基酸为手性源和利用原位生成酮亚胺策略的延续，我们首次实现了铜催化环丙醇与酮亚胺的环丙烷开环加成反应，高效实现了哌啶螺环氧化吲哚骨架的不对称构建。机理研究发现，反应的有效催化剂为CuCl（Ⅰ）与β-双烯酮亚胺配体的络合物在反应中原位氧化生成二价铜物种；环丙醇开环加成反应可能经环丙烷自由基开环历程。该研究的创新点在于首次实现了环丙醇作为亲核试剂对酮亚胺的加成反应，扩展了环丙醇合成子的应用范围。
　　（三）铜催化的C-H键氧化/环丙醇开环环合串联反应构建氮杂[3.3.1]壬烷桥环骨架研究
　　基于环丙醇作为亲核试剂与酮亚胺加成反应的突破，我们以廉价的手性氨基酸为起始原料，实现了铜催化的C-H键氧化原位生成亚胺离子、环丙醇开环加成串联反应，高效实现了广泛存在于天然产物和药物分子中的氮杂双环[3.3.1]壬烷桥环骨架的不对称构建。以该方法为关键步骤，我们以9步的总步数高效简洁地实现了吲哚生物碱(?)-suaveoline的不对称全合成。机理研究表明CuCl2发挥了C-H键氧化和环丙醇开环加成两种催化作用。该研究的创新点在于：使用CuCl2为催化剂，空气为氧化剂，手性氨基酸为起始原料；底物范围广，能兼容不同取代的芳香（杂）环和环丙醇，以及能制备含有季碳手性中心的氮杂双环[3.3.1]壬烷以及氮杂双环[4.3.1]癸烷桥环结构。该项研究不仅提供了一种高效、价廉、绿色的桥环骨架构建新方法，也丰富了C-H键官能化反应。