炔丙胺是一类用途极为广泛的化合物,尤其在药理学和药物化学范畴的应用最为引人关注。炔丙胺的传统合成方法是利用末端炔烃与有机金属试剂(如丁基锂)形成金属炔化物后,再与亚胺作用形成炔丙胺类化合物。但此策略使用的有机金属试剂需要化学计量且对水分和空气高度敏感,故影响了其应用范围。受醛和胺在原位形成亚胺或亚胺离子的启发,过渡金属催化的醛、炔、胺三组分偶联反应(A~3偶联)得到了长足的发展,不同类型催化剂主要包括金(Au)、银(Ag)、锌(Zn)、镍(Ni)、铁(Fe)、铜(Cu)等被相继开发。其中,因对π键具有高度的亲和力,特别是对炔烃的活化,铜被广泛用于催化A~3偶联反应。本论文基于铜催化的A~3偶联/环化反应策略,构建了一系列新的N-炔丙基含氮杂环衍生物,包括具有多种潜在的生物学特性和药理学作用的咪唑烷、六氢嘧啶和噁唑烷类似物。具体如下:本文第二章具体介绍了铜催化作用下的伯二胺,甲醛溶液和炔烃多组分环化和双A~3偶联串联反应,在微波辅助下,反应只需在70 ~oC条件下进行30分钟便可得到独特的含氮杂环取代化合物。以此为基础共获得34个新化合物,产率高达96%。这种新颖且有效的方法不仅可以承受广泛的底物,还能产生具有高度化学选择性的对称型和非对称型二炔基咪唑烷和六氢嘧啶派生物。接下来以铜为催化剂,1,2-氨基醇为手性前体,与醛、炔发生A~3偶联/环化反应,高效合成了一系列空间受阻的具有三个立体中心的单环N-炔丙基噁唑烷衍生物,共得到36个目标化合物。该方法对醛和炔底物有广泛的普适性和优良的非对映选择性控制,同时反应在无溶剂条件下进行体现了一定的绿色化学理念。此外,此反应还能将炔烃拓展为炔丙酸,可使其推广到末端炔丙基噁唑烷的形成,再将其通过一锅两步连续过程转化成为1,4-二氨基-2-丁炔(对应本文第三章)。在此基础上,将上述策略所用的醛拓展成为甲醛和芳香醛这两种不同的醛,在铜的催化下实现与手性氨基醇和炔烃多米诺反应,以良好的产率和立体选择性得到了42个结构新颖的含两个手性中心的N-炔丙基噁唑烷衍生物,绝大多数具有优异的非对映选择性。这种新颖的合成方法不仅经受了化学选择性和立体选择性的双重考验,而且具备广泛的底物适用范围。通过对芳香醛上邻位取代基体积的评估,说明了空间位阻(即原子半径)对非对映选择性有显著的不利影响(对应本文第四章)。