自20世纪40年代以来,过渡金属催化的羰基化反应经历了巨大的进步。目前,羰基化反应已成为合成含羰基化合物的最有价值的方法之一。此外,生成的羰基是有用的结构合成子,可以将羰基容易地转化为许多其他官能团。根据反应原料和产品氧化还原价态的改变,羰基化反应可以分为三类,分别是还原羰基化、氧化羰基化和中性的羰基化反应。中性的羰基化反应中以交叉偶联的羰基化反应报道较多,而还原羰基化和氧化羰基化的报道相对较少。CO气体作为传统羰基化反应的C1来源,具有廉价、易得、原子经济性高等优点,因此常被应用在工业生产中。然而,CO气体的毒性以及不易控性导致了羰基化反应在实验中的研究较少。因此,利用有效的替代羰源有利于促进羰基化的开发,同时,利用替代羰源也可以发展一系列新型的羰基化反应。本人所在课题组近年来一直从事替代羰源的开发、新型羰基化反应的设计等方面的研究。本人在已有的羰基化工作基础上,对甲酸的H,CO,OH三部分结构深入研究,开发了醛基化,羧基化反应和胺甲基化反应等。同时开发了镍催化的芳基增碳反应。本论文主要介绍如下工作:1.对甲酸的C1、氢源和羟源进行深度研究,在钯金属催化的条件下,利用配体调控的优势,有效的从卤代芳烃直接制备醛基化和羧基化产物。单、双齿配体调控下可以高选择性得到2种产品,同时具有较广的底物适用性。2.以甲酸作为C1和羟基来源,以烯丙基衍生物为原料,在钯金属催化条件下直接得到丁烯酸衍生物。该反应条件简单,且底物上能有中等到较好的收率。3.以CO气体为C1来源,利用过量的甲酸为还原剂,在钯催下可以将卤代芳烃直接选择性得到氨甲基化合物或苄基甲酰胺,我们称这类反应为胺化增碳反应。该反应具有极广的底物适用性,反应条件温和,通过不同溶剂可以调控得到不同的产品,对羰基化反应有较大的促进的作用。4.完成胺化增碳反应后,深入对增碳反应的研究。以镍为催化剂,Mo（CO）₆为羰源,硅烷作为还原剂,发展了吲哚（或芳环）和芳基碘化物的芳基增碳反应。该反应中吲哚的C2和C3位都可以发生羰基化反应,且以中等至极好的产率合成了广泛的苄基吲哚衍生物,各类具有给电子的芳环均可以适用于该反应。