环丁烷骨架广泛存在于各种具有生物活性的分子和天然产物结构中,如何高效快速并且原子经济型的构建环丁烷衍生物一直是有机合成所研究的热点领域之一。论文第一部分主要研究了一价铑催化联烯胺的高区域、高立体选择性[2 + 2]环加成反应,实现联烯胺分子以“头对头”的方式一步合成多取代的环丁烷衍生物。在对铑源、膦配体、溶剂和温度等反应条件进行筛选后,我们考察了反应的普适性,以63-89%的产率得到带有各种不同官能团的环丁烷衍生物。论文第二部分,我们使用手性双膦配体成功实现了高对映选择性手性环丁烷的不对称催化合成(对映选择性高达99%)。通过对反应机理进行的研究,我们提出反应可能经由铑和联烯胺配位形成金属络合物后被另一发生亚胺化后具有强亲核性联烯胺高区域选择性的加成,再经关环得到目标产物的分步反应历程。基于烯丙基骨架在有机合成中的重要应用价值,论文第三部分我们突破先前研究工作的思维,实现了铑和路易斯酸协同催化1,3-二羰基化合物与内炔的烯丙基化反应,高区域选择性的构造出直链型和支链型烯丙基产物。在对金属铑、路易斯酸、膦配体、溶剂和温度等反应条件进行筛选后,可以选择性的分别以47-99%的产率得到支链型产物,63-90%的产率得到直链型产物。实验过程中我们发现直链型产物是由支链型产物经分子间逆烯丙基化形成的热力学稳定产物。我们提出反应可能的机理是路易斯酸活化1,3-二羰基化合物使其羰基α位氢的酸性增强而被铑氧化加成形成铑氢物种,铑氢物种对内炔发生铑氢插入再经β氢消除得到联烯中间体,铑氢物种再对联烯末端双键插入形成σ烯丙基铑中间体被1,3-二羰基化合物亲核加成得到目标产物。