本文研究了三个类胡萝卜素：β-胡萝卜素，角黄素和虾青素的全合成工艺，主要工作如下：1．以基本化工原料丁二烯为起始原料，与溴素加成得到反式1，4-二溴-2-丁烯，以及将丁二烯与氯气加成得到1，4-二氯-2-丁烯的顺反混合物，以溴代丁二酰亚胺为催化剂将1，4-二氯-2-丁烯从顺式体转为高含量的反式体，以上两种方法得到的反式1，4-二卤-2-丁烯再与亚磷酸三乙酯发生Abrozov重排得到2-丁烯-1，4-双磷酸酯，进而与丙酮醛缩二甲醇发生Wittig-Horner反应生成2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1，8-二醛缩四甲醇，最后酸水解得到本文关键中间体2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1，8-二醛。2．3-甲基-5-（2,6,6-三甲基环己烯-1-基）-1，3-戊二烯膦酸二乙酯与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1，8-二醛发生Wittig-Horner反应生成β-胡萝卜素，省去重排步骤，简化了操作，β-胡萝卜素收率80％；β-胡萝卜素粗产品用二氯甲烷烷重结晶提纯得到紫外含量大于96％的β-胡萝卜素精品。3．以α-紫罗兰酮为起始原料，用过氧酸环氧化，继而在碱催化下异构化形成4-（2，6，6-三甲基-3-羟基-1-环己烯-1-基）-3-丁烯-2-酮粗品，采用与环二酸酐先成酯后水解的方法纯化后，再经过Darzens反应得到2-甲基-4-（2，6,6-三甲基-3-羟基环己烯-1-基）-3-丁烯醛，后者与亚甲基双膦酸四乙酯缩合反应得到3-甲基-5-（2,6,6-三甲基-3-羟基环己烯-1-基）-1，3-戊二烯膦酸二乙酯，重排成3-甲基-5-（2,6,6-三甲基-3-羟基环己烯-1-基）-2,4-戊二烯膦酸二乙酯。此两个C₁₅膦酸酯化合物都与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛发生Wittig-Horner反应生成4，4’-二羟基-β-胡萝卜素，用Oppennauer氧化和活性二氧化锰氧化两种方法均得到角黄素。以α-紫罗兰酮为起始原料计算，反应总收率37％。4．以上述合成角黄素的中间体4-（2,6,6-三甲基-3-羟基-1-环己烯-1-基）-3-丁烯-2-酮为原料与氯乙烯格氏试剂加成，加成产物再用异丙醇铝氧化得到5-（2,6,6-三甲基-3-氧代-1-环己烯-1-基）-3-羟基-3-甲基-1，4-戊二烯，用三甲基氯硅烷保护形成烯醇硅醚化合物，再用间氯过氧苯甲酸选择性环氧化烯醇硅醚，并水解得到关键中间体6-羟基-3-（3-羟基-3-甲基-1，4-戊二烯）-2,4,4-三甲基-2-环己烯-1-酮，进而与氢溴酸和三苯基膦反应得到C₁₅三苯基膦盐，在碱存在下与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1，8-二醛反应得到虾青素。反应总收率38％。本文的创新工作：1、本论文研究中发明了以溴代丁二酰亚胺为催化剂将1,4-二氯-2-丁烯从顺式体转为高含量的反式体的方法。2、解决了关键中间体化合物4-（2,6,6-三甲基-3-羟基-1-环己烯-1-基）-3-丁烯-2-酮粗品的纯化方法，即采用与环二酸酐先成酯后水解的方法纯化。3、提出了一步重排并反应的机理和方法，即以3-甲基-5-（2,6,6-三甲基环己烯-1-基）-1，3-戊二烯膦酸二乙酯在碱存在下重排并分别与不同的醛反应，应用于维生素A和β-胡萝卜素的合成。4、以4-（2,6,6-三甲基-3-羟基-1-环己烯-1-基）-3-丁烯-2-酮为原料，经过Darzens反应得到新化合物2-甲基-4-（2，6,6-三甲基-3-羟基环己烯-1-基）-3-丁烯醛，后者与亚甲基双膦酸四乙酯缩合反应得到新化合物3-甲基-5-（2,6,6-三甲基-3-羟基环己烯-1-基）-1，3-戊二烯膦酸二乙酯，重排成3-甲基-5-（2,6,6-三甲基-3-羟基环己烯-1-基）-2,4-戊二烯膦酸二乙酯。此两个C₁₅膦酸酯化合物都可与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1，8-二醛发生Wittig-Horner反应生成4,4’-二羟基β-胡萝卜素，用Oppennauer氧化和活性二氧化锰氧化两种方法均得到角黄素，整条路线为创新路线。5、以5-（2,6,6-三甲基-3-氧代-1-环己烯-1-基）-3-羟基-3-甲基-1，4-戊二烯为原料，用三甲基氯硅烷保护形成烯醇硅醚化合物，再用间氯过氧苯甲酸选择性环氧化烯醇硅醚，并水解得到合成虾青素的关键中间体6-羟基-3-（3-羟基-3-甲基-1，4-戊二烯）-2,4,4-三甲基-2-环己烯-1-酮。而以往的文献均是以4-氧代异佛尔酮为原料经多步反应得到。本文提出了合成此关键中间体的新方法。