金属卡宾,即与金属络合的二价碳是一类非常重要的中间体。卡宾与金属的配位使得二价碳中间体的活性降低从而提高了其反应选择性。过渡金属（如铜、铑等）催化分解重氮化合物是形成金属卡宾的重要途径。由不同的过渡金属和卡宾作用,从而形成一系列具有不同稳定性以及反应活性的金属卡宾络合物,导致了金属卡宾反应的多样性。金属卡宾不仅具有较高的反应活性而且也具有良好的选择性,因此它们在有机合成上具有十分重要的意义^[1]。不同类型的金属卡宾,其中心金属-卡宾碳之间的键的极性是不同的。"Fischer型"卡宾的卡宾碳是正电性的,易与富电子的底物发生亲电反应;而"Schrock型"卡宾的卡宾碳是负电性的,可以看作Wittig试剂的类似物,易于亲电试剂发生加成反应。我们对过渡金属催化下的重氮化合物的分解机理进行了深入探讨。通过应用Hammett线性自由能相关分析,阐述了重氮化合物与催化剂相互作用形成金属卡宾过程中的电子效应,揭示了高活性的铑卡宾中间体的相关性质^[2]。对于Rh（Ⅱ）卡宾的C-H键插入反应,我们同样应用Hammett线性自由能相关分析对反应的机理进行了研究。结果显示了亲电性Rh（Ⅱ）卡宾对C-H插入过程中的电荷分离状况^[3]。此外,过渡金属催化的卡宾偶联反应近年来引起了人们的广泛关注,过去的几年里我们已经发展了一系列新颖的偶联反应^[4]。同时,我们对这类反应的机理也应用DFT理论计算、动力学同位素效应等手段进行了探讨^[5-7]。