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α-杂原子取代酮是一类在有机合成中有广泛用途的化合物，用于亲核取代反应，Horner-Wadsworth-Emmons反应，光反应等，而且还参与构建各种杂环化合物。其中，β-羰基膦氧化合物和α-磺酰氧基酮是两类重要的有机合成中间体。本课题组在前期工作的基础上，开发了在温和条件下高效合成β-羰基膦氧化合物和α-磺酰氧基酮的新方法。本论文第一部分综述了烯烃和炔烃经双官能化策略构建α-杂原子取代酮的研究进展。 第二部分介绍了一种空气参与的铜催化烯烃合成β-羰基膦氧化合物的新方法。β-羰基膦氧化合物是构建α,β-不饱和羰基化合物，环丙烷类化合物和α-取代羰基化合物的重要中间体。然而，传统的合成方法需要有机金属试剂的参与，在低温，氮气保护等比较苛刻的条件下进行。自从2011年本课题组发展了氧气参与，过渡金属催化的烯烃氧膦化构建β-羰基膦酸酯类化合物的方法以来，有关β-羰基膦氧化合物合成方法的报道不断增多，包括过渡金属催化烯烃，炔烃，炔酸，肉桂酸/酯/酰胺和α，β-不饱和羰基化合物合成β-羰基膦氧化合物。这些方法能够同时构建C=O键和C-P键，高效合成β-羰基膦氧化合物。尽管如此，现有的方法仍有诸如反应时间长，反应温度较高，底物适应性不广，产率不高，底物制备困难等不足之处。本论文研究了在空气参与下，铜催化联氨二羧酸酯取代烯烃与芳基取代氧膦化合物发生氧化膦酰化，高效，温和，快速地得到β-羰基膦氧化合物的方法，通过对催化剂、溶剂、碱等影响因素的筛选，确立了最优反应条件。反应普适性研究表明该反应适用于芳香、脂肪烯烃及其衍生物。进一步研究发现这一反应体系能够应用于从酮一锅法合成β-羰基膦氧化合物。最后，根据控制实验和文献调研的结果提出了可能的反应历程，LC-MS分析的结果进一步支持了该机理的合理性。 本文第三部分介绍了一种碘苯二乙酸参与的芳香端炔和烷基磺酸直接构建α-磺酰氧基酮的方法。α-磺酰氧基酮是一类用于构建多种杂环的关键中间体，在有机合成中有广泛的应用。现有的以炔烃为原料的合成方法需要用到金催化剂，配体以及当量的氮氧化物。为了避免在合成过程中用到昂贵的金属催化剂，减少由此产生的重金属污染，本论文发展了一种无金属的合成α-磺酰氧基酮的方法。通过对氧化剂、溶剂、反应温度等影响因素的筛选，确立了最优反应条件。此外还对该反应进行了底物普适性考察。初步研究了反应机理，提出了可能的反应历程。 本文第四部分介绍了EGFR/HER-2双靶点酪氨酸激酶抑制剂的设计，合成和生物活性研究。癌症已经成为当今中国致死率最高的疾病。随着对肿瘤的生物学机制研究的不断深入，对肿瘤的治疗从仅仅依靠手术，放疗和化疗，发展到现在的靶向治疗。表皮生长因子受体(EGFR)是上皮生长因子的细胞增殖和信号传导的受体，与肿瘤细胞的增殖、血管生成、肿瘤侵袭、转移及细胞凋亡的抑制有关。目前已有EGFR酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI)上市，取得了良好的临床效果。然而由于不良反应的存在以及不断产生的耐药性，迫切需要开发新一代的低毒高效的EGFR-TKI药物。本论文根据文献和已上市药物的结构特点，设计并合成了三种结构类型共33个化合物，测定了其中21个化合物的酪氨酸激酶抑制活性，初步研究了化合物和靶点可能的结合方式。最终筛选得到与已上市药物拉帕替尼的酶抑制活性相当的化合物。该化合物4-11可作为候选药物用于进一步的研究与开发。