环加成反应是有机化学中的一类重要反应。由于反应具有卓越的立体选择性和区域选择性,环加成产物本身又可以进行一系列的结构修饰而被广泛应用于天然产物、药物中间体的合成。Woodward等人提出的分子轨道对称性守恒原理为这类反应奠定了理论基础。而反应本身又符合原子经济学的范畴,因此自首次发现以来的近百年时间里,环加成反应得到了广大学者的青睐。本论文主要研究烯酮参与的[π2s+π2a]环加成反应以及逆环加成等开环反应。烯酮具有丰富的化学反应性,可以与各种不饱和化合物进行环加成反应,反应具有优异的区域和立体选择性,利用烯酮的特性可以方便地制备我们所需的原料。环加成产物环丁酮类衍生物是有机合成中一类重要的中间体,利用四元环的环张力可以进行多种重排和开环反应。本论文所研究的内容主要包括以下几个方面：一、研究了阴离子促进下的逆[2+2]环加成反应。以三乙胺为碱,由环戊二烯等环状二烯和烯酮前体酰氯反应可高产率地制得一系列取代的双环环丁酮衍生物4、5和6。以制备的环丁酮衍生物为底物,进一步与烷基或者苯基锂试剂反应,然后在催化量的锂螯合剂作用下,发生逆[2+2]环加成反应,得到Homo-多烯酮10、12和13。底物中C2-C3之间碳-碳双键的顺式构型得以保持。此外,对于乙烯基处于exo-位或者苯基处于endo-位的环加成产物,经逆环加成反应分别得到了Z-和E-构型的产物,即C1-C7之间原来的顺反构型没有改变。我们对反应通用性进行了研究,以中等的收率立体选择性地合成了多种Homo-多烯酮。这一研究创建了一条新颖而又简便的一步立体选择性地合成Homo-多烯酮的路线。二、研究了碱性条件下双环环丁酮衍生物的开环反应。我们将α-乙烯基取代的双环环丁酮衍生物和t-BuOK或者NaOMe反应,与α,α-二卤代的环丁酮化合物相似,也成功地实现了C(=O)-C(α)键的断裂,得到了开环产物23和24。由于叔丁基的空间位阻比较大,得到的叔丁酯大多为差向异构化的产物,即环上的两个取代基处于反式的构型；而使用甲醇钠开环的选择性较叔丁醇钾要差,得到的甲酯是一组cis-ltrans-的异构体。这类化合物的顺反构型没有得到直接的证据,但是我们通过一定的化学手段对此进行了间接的证明。通过对反应通用性的研究,发现乙烯基和苯基取代的结构都可以进行这类开环反应,合成了多种2-乙烯基/苯基取代的环烯烃羧酸酯衍生物23和24。三、研究了炔丙基取代的环丁醇和相应的叔醇酯的金催化转变和Ireland-Claisen重排反应。我们将环丁酮类衍生物和炔丙基溴反应制得高炔丙基叔醇29和相应的乙酯30,并进行金催化反应的研究,得到环化异构化的产物31和32。而通过和溴乙烯格氏试剂构建乙烯基取代的叔醇,制备环丁基取代的丙烯酸烯丙酯类化合物在探索的多种反应条件下都未能发生Ireland-Claisen重排反应。因此,环丁酮衍生物在金属催化剂或亲核试剂进攻下的开环反应的范围和局限性还有待于进一步的研究。