在种类繁多的化合物中,含氮杂环化合物是很多重要的医药、农药、具有生物活性的化合物和其它有用化学品的重要单元和基本骨架,因此成为一类非常重要和引人瞩目的杂环化合物。在众多的构建含氮杂环化合物的方法中,1,3-偶极环加成反应备受人们的重视,已经成为极其重要的策略之一。偶氮次甲基亚胺作为一种高效的1,3-偶极子,已经被广泛用于各种金属和有机催化剂催化的环加成反应中,合成具有各种分子骨架的含氮杂环化合物。近些年来,我们课题组成功实现了有机膦催化剂催化的环状偶氮次甲基亚胺与联烯酸酯的环加成反应,为合成N,N’-二环系列化合物提供了一条简单实用的合成路线。因此根据文献调研和在已有的研究基础上,本论文期望将偶氮次甲基亚胺化合物的范围扩展至具有喹啉、异喹啉及菲啶环骨架的芳香性的偶氮次甲基亚胺,研究这些C,N-环状芳香性的偶氮次甲基亚胺与联烯酸酯在有机膦催化下的[4+3]环加成反应。以690%-97%的收率合成一系列七元杂环类化合物,这些化合物具有喹啉、异喹啉及菲啶环骨架,是很多农药,医药和化学品的的主要结构单元。同时我们期望拓展1,3-偶极环加成反应的范围,寻找和设计合成新的1,3-偶极子。在这种背景下,本论文成功发展了有机膦催化的偶氮次甲基亚胺与贫电烯烃的[3+2]环加成反应,以66%-94%的收率得到并二环和并三环类含二氮杂环类化合物。此外环加成产物上的官能团可以经历进一步的化学转化得到衍生物,扩展杂环化合物的种类,使这个反应更加实用。为了进一步丰富1,3-偶极环加成反应的类型,本论文希望将活泼偶极子的范围拓展到炔酮类化合物。炔酮类化合物与有机膦催化剂共轭加成,异构化后生成的烯醇类两性离子中间体是一个很好的亲核试剂,可以在环加成反应中提供三碳合成子。本论文成功实现了有机膦催化的偶氮次甲基亚胺与炔酮的[3+3]环加成反应,以67%-94%的收率得到六元环状含二氮杂环化合物。本论文在研究有机膦催化的环加成反应过程中,发现当反应温度高于室温时,总是能观测并分离得到以副产物形式出现的热致环加成产物。因此在不添加任何催化剂的条件下,本论文详细探究了菲啶类偶氮次甲基亚胺和联烯酯的热致[3+2]环加成反应。这种反应操作简便,反应条件温和,能够高效快速地以56%-97%的收率得到五元含氮杂环化合物。