六元含氮杂环化合物是一大类非常重要的化合物,广泛存在于天然产物和药物分子中,多官能团化的六元杂环骨架的高效构建在现代有机合成中具有重要意义。（3+3）环化反应是一种高效构建多样性六元杂环骨架的实用方法,这类反应通常是一种高活性的1,3-偶极物种与另一种相对稳定的1,3-偶极子发生的环化过程。氧烯丙基正离子是一类重要的3中心2电子的反应活性中间体,在化学领域有着广泛的应用。它们可以通过多种策略从简单易得的酮前体形成,作为高活性的1,3-偶极子可以参与的环加成反应,主要包括（4+3）和（3+2）环加成反应,涉及的相关（3+3）环加成反应鲜有报道,尤其是催化不对称（3+3）环加成反应未见报道。重氮化合物是一类相对稳定的1,3-偶极子,其参与的1,3-偶极环加成可以快速构建含有两个连续氮原子的杂环骨架,已报道的相关偶极环加成反应主要为（3+2）环加成,相关的（3+3）环加成反应涉及很少,特别是催化不对称（3+3）环加成反应尚未报道。本文主要介绍了两类具有不同反应特性的1,3-偶极子的研究进展,即反应活性高的具有亲电性的氧烯丙基正离子和相对稳定的常常表现为亲核性的重氮化合物。阐述了基于这两类1,3-偶极子间的交叉（3+3）环加成反应合成系列4-哒嗪酮衍生物的研究。主要研究内容分为两部分:第一部分:合成了一系列手性有机小分子催化剂,用于催化α-卤代酮与重氮甲基膦酸酯的（3+3）环加成反应,其中,α-卤代酮作为前体在碱性条件下原位生成氧烯丙基正离子中间体。成功实现了第一例基于氧烯丙基正离子与重氮甲基膦酸酯的催化不对称（3+3）环加成反应,提供了一种高非对映选择性、高对映选择性和高收率合成含有两个连续叔碳中心的光学纯的6-膦酰-4-哒嗪酮衍生物的策略。该方法以联二萘酚衍生的具有独特空间结构的双膦酰亚胺为手性Brφnsted酸催化剂,通过控制实验及研究结果,提出了可能的手性控制模型。产物的绝对构型通过单晶X射线衍射分析确定。所得到的4-哒嗪酮产物可以转化为含有3个连续叔碳手性中心的光学纯的四氢哒嗪衍生物。该催化不对称（3+3）环化反应采用了极具挑战性的手性Brφnsted酸催化剂与化学计量碱的缓冲体系,这在有机小分子不对称催化体系中很少见,为氧烯丙基正离子和重氮膦酸酯的催化不对称反应体系开发提供了新策略。这既是首次成功实现涉及氧烯丙基正离子的（3+3）环加成反应的不对称催化,也是第一例成功实现涉及重氮化合物的（3+3）环加成反应的不对称催化。该方法底物适用范围较广、催化体系新颖、为手性哒嗪类衍生物的生物活性及应用转化研究提供了基础。第二部分:设计并成功发展了一种以α-卤代酮为前体,在三氟乙醇及碱的作用下原位生成氧烯丙基正离子中间体,与重氮甲基膦酸酯发生（3+3）环加成反应构建5,6-二氢-4-哒嗪酮骨架的新策略。以高化学选择性和高收率获得一系列多官能团化的6-膦酰-5,6-二氢-4-哒嗪酮衍生物。所得的5,6-二氢-4-哒嗪酮产物可以在碳酸钾作为碱的促进作用下进一步发生脱氢氧化反应得到相应的4-哒嗪酮产物,并实现了以α-卤代酮和α-重氮膦酸酯为起始原料,经两步一锅法直接获得相应的4-哒嗪酮-6-膦酸酯衍生物。同时,该方法也适用于重氮乙酸酯,即以α-卤代酮和重氮乙酸酯为起始原料,通过两步一锅法合成一系列多取代的4-哒嗪酮-6-羧酸酯衍生物。这是首次实现了氧烯丙基正离子与重氮乙酸酯的（3+3）环加成反应,该反应底物适用范围广、条件温和、操作简单,为这类新型4-哒嗪酮衍生物的高效合成提供了一种新方法。得到的4-哒嗪酮类化合物可以转化为多官能团化的哒嗪衍生物,这些化合物具有高度共轭结构,可用于多功能光学材料的开发。