吡咯烷类化合物作为一种重要的结构骨架,常见于天然产物、药物分子和催化剂中。最有效合成手性吡咯烷类化合物的方法是利用过渡金属和手性配体做催化剂,选用甲亚胺叶立德与缺电子烯烃为底物,通过[3+2]环加成反应合成。在吡咯烷类化合物环上引入三氟甲基,不仅可以增强和修饰化合物原有的生物活性,还可以改变其物理、化学和生物学特性,因此许多此类药物分子中含三氟甲基。目前此类化合物合成方法的报道较少,因此,发展高效的方法合成含有三氟甲基手性中心的吡咯烷类化合物是目前有机化学工作者们研究的重点。本论文在传统合成手性吡咯烷类化合物的基础上,引入三取代三氟甲基烯烃底物,通过催化剂及反应条件的筛选,高对映选择性合成含有三氟甲基季碳中心的多四取代手性吡咯烷类化合物。第一部分工作:配体调控的铜(Ⅰ)催化的不对称1,3-偶极环加成反应—构建两个四取代手性中心的吡咯烷类化合物课题选用β-三氟甲基β,β-二取代不饱和酮和a-取代的甲亚胺叶立德为底物,通过一系列条件筛选,成功构建含有连续四取代手性中心,包括三氟甲基季碳中心的手性吡咯烷类化合物。并意外得到甲亚胺叶立德发生区域选择性反转的产物。据我们所知,在过渡金属催化的[3+2]不对称环加成反应中,甲亚胺叶立德发生偶极翻转得到偶极翻转产物的概念尚未有人报道。本课题首次实现了从同一原料出发,通过配体调控,区域选择性及对映选择性合成两类完全不同的手性吡咯烷类化合物。该反应具有广泛的底物普适性和官能团兼容性、优秀的非对映选择性(大于20:1 dr)、区域选择性(大于20:1 rr)和对映选择性(大于99%ee),产物也具有良好的衍生化能力。我们通过动力学实验和DFT计算,详细阐释了该反应的机理。通过配体调控的区域性及对映选择性合成目标化合物具有极大的原子经济性,该方法概念新颖,为传统的[3+2]反应开辟了新思路,同时也为甲亚胺叶立德等偶极子的综合利用提供了新方向。第二部分工作:铜催化的a-取代甲亚胺叶立德和a-三氟甲基a,β-不饱和酯的不对称[3+2]环加成反应尽管关于过渡金属催化的甲亚胺叶立德与烯烃的[3+2]不对称环加成反应的报道已有许多,但对于合成具有多个四取代手性中心的吡咯烷类化合物的研究却少有报道。该课题选用β-三氟甲基a,β-不饱和酯和a-取代的甲亚胺叶立德为底物,通过一系列条件筛选,成功克服了a-三氟甲基a,β-不饱和酯反应活性低、立体位阻大等挑战,实现了铜催化的a-取代的甲亚胺叶立德与β-三氟甲基a,β-不饱和酯的不对称环加成反应。该方法能有效地合成具有间隔四取代手性中心的吡咯烷类化合物,其中包括三氟甲基全碳季碳手性中心。该反应具有很好的底物普适性和官能团兼容性,能以94%的收率,大于20:1 dr以及98%ee得到目标产物。该反应的实现丰富了过渡金属催化下利用甲亚胺叶立德为底物构建含C4位季碳手性中心及C2位杂四取代手性中心吡咯类化合物的合成方法。