尿素及其衍生物因其在工业、农业、药物和日常生活中的广泛应用而备受关注。脲类衍生物的传统合成方法存在着底物毒性大、催化剂活性差和底物适用性不佳等问题,因此发展高效催化合成脲类衍生物的新方法势在必行。本论文以解决脲类衍生物合成中遇到的问题为目标,结合本课题组前期工作中对前过渡金属钛催化剂与后过渡金属钯催化剂的研究基础,应用茂钛化合物二氯二茂钛(Cp2TiCl2)和醋酸钯分别为预催化剂,采用原位活化方式,发展了两类合成脲类化合物的高效催化体系。另外,通过原位NMR、ESI-MS、ESI-MS/MS、X-单晶衍射等现代谱学技术对反应机理进行了探究。本论文主要内容包括:1.发展了一种N-配体脲原位活化预催化剂(Cp2TiCl2)获得高效Ti(IV)催化剂的新模式。该催化体系能够在较温和的条件下高效催化醛、脲和1,3-二酮化合物发生三组分Biginelli反应,成功获得18例二氢嘧啶酮类衍生物,最高收率达93%。机理研究表明.:脲在该体系中,既可作为碱有效调控二氯二茂钛的路易斯酸性,也可作为配体参与钛的配位,使得Cp2TiCl2脱去茂环形成该体系真正的催化活性物种[(MeO)2Ti(NHCONH2)]+,它进一步与醛脱水形成亚胺,亚胺再与1,3-二酮偶联环化生成目标产物。2.使用五羰基铁(Fe(CO)5)作为羰基源,发展了一种过渡金属钯催化脲与卤代芳基化合物合成酰基脲的羰基化反应方法。该方法反应条件温和且高效,避免了剧毒气体CO的使用,无需添加配体,且底物普适性好,可适用于芳基、烷基、杂环类和多环芳烃等不同类型底物,成功得到33例酰脲类化合物,最高收率达98%。其中有2例为双羰基化取代产物,另有5例酰基脲化合物为首次报道。研究表明,当共轭性较大的底物参与反应时,易得到双羰基化取代产物。