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本论文主要开展了吡唑基功能化的氮杂环卡宾及其过渡金属配合物的合成与催化性能研究；利用密度泛函理论(DFT)对金属亚胺配合物同烯丙基亲电试剂的SN2’取代反应机理进行了计算化学研究。取得的结果如下：1、设计合成了一系列基于1-[2-(1-吡唑基)苯基]咪唑的单核及双核氮杂环卡宾(NHC)银配合物,并通过元素分析和核磁共振光谱进行了表征；其分子结构也通过单晶X-射线衍射技术得到了进一步的证实。氮杂环卡宾配体在配合物中表现出多样性的配位方式。N-[2-(3,5-二甲基-1-吡唑基)苯基]-N’-苄基咪唑-2-碳烯(L)以及N-[2-(1-吡唑基)苯基]-N’-苄基咪唑-2-碳烯(L’)作为单齿配体通过卡宾碳原子与金属中心银原子配位形成单核配合物LAgCl和L’AgCl。在双核配合物L2Ag2(PF6)2和L’2Ag2(PF6)2中,L和L’作为桥联双齿配体通过吡唑氮原子和卡宾碳原子与两个金属中心银原子配位。然而,这两个银原子周围却有着不同的配位环境。在前者中,每个银原子分别同一个吡唑氮原子和一个卡宾碳原子配位；而对于后者,其中的一个银原子同两个卡宾碳原子配位,另一个银原子则与两个吡唑氮原子配位。在间-二甲基苯基桥联四齿双-NHC-Ag配合物(L)CH2C6H4CH2(L)Ag2(PF6)2和(L)CH2C6H4CH2(L)Ag2(BF4)2中,可以观察到一个双核大环结构,其中卡宾配体的配位模式与L2Ag2(PF6)2中的配位模式相似。初步的催化研究结果表明：所有的银配合物在炔、醛、胺合成炔丙基胺的三组分偶联反应中均表现出高效的催化活性。利用NHC-Ag配合物作为卡宾转移试剂合成了2个基于1-[2-(1-毗唑基)苯基]咪唑的吡唑基功能化的NHC-Pd配合物。同时采用N-[2-(3,5-二甲基-1-吡唑基)苯基]-N’-异丙基咪唑碘盐与Pd(OAc)2经过原位反应得到了一个醋酸根配位的NHC-Pd配合物。这些配合物均通过元素分析和核磁共振光谱手段进行了表征,其中两个配合物的分子结构也通过单晶X-射线衍射技术得到了证实。吡唑功能化的NHCs在配合物中作为一种螯合[N,C]型双齿配体与金属钯原子进行配位。催化研究结果表明：在空气环境中,以水或水／有机溶剂混合体系作为反应介质,三个NHC-Pd配合物对Suzuki-Miyaura和Mizoroki-Heck偶联反应均表现出高效的催化活性。另外,吡唑环上的取代基对配合物在偶联反应中的催化活性表现出不同程度的影响。此外,我们还考察了氮杂环卡宾与第六副族羰基化合物的反应性能。以NHC-Ag配合物作为卡宾转移试剂与W(CO)5THF和Mo(CO)5THF在THF中回流,分离到NHC配体取代的金属中心具有六配位八面体几何构型的羰基金属配合物。同时还初步考察了这类配合物对苯乙烯的氧化反应的催化活性,研究结果表明采用不同的氧化剂做为氧源,NHC-Mo/W配合物对苯乙烯氧化反应表现出良好的化学选择性。以H2O2作为氧源,得到相应的氧化产物为苯甲醛；t-BuOOH作为氧源时得到的氧化产物为2,5-二苯基-1,4-二氧六环。通过NHC-Ag与Ru3(CO)12的金属转化反应得到了一个具有四核的NHC-Ru簇化合物。未观察到分子内C-H活化反应。在这些金属羰基化合物中,NHCs的配位方式除作为一种双齿螯合[C,N]配体与金属中心进行作用外,还可以以单齿配位方式存在。2、开展了第四族金属(Zr和Ti)亚胺复合物参与的烯丙基的SN2’取代反应机理的密度泛函理论(DFT)的研究。研究结果显示：在两个代表性的示例中,[2+2]/逆向[2+2]途径均具有一定的能量优势。这与大家习惯性接受的[3,3]6迁移重排机理的结果不同(如图1,TMS=三甲基硅基)。