炔基化合物的环化反应是在天然产物合成、材料化学、新药研发（药物化学）以及催化化学中非常重要的反应类型。其中,Au（I）作为催化剂在炔基化合物反应中的应用吸引了越来越多的科学家的关注。随着结构分析技术以及合成方法学的不断成熟,越来越多关于Au（I）催化的有机合成反应被报道,然而对Au（I）催化炔基化合物环化反应的机理研究仍然有空缺。本篇论文以量子化学、分子轨道理论（MOT）以及过渡态理论（TST）为基础,使用密度泛函理论（DFT）、自然键轨道理论和极化连续介质模型（PCM）对金催化的五种炔基化合物环化反应的反应机理进行了详细的理论研究。对于不同的元素,选择了合适的计算方法和基组,对反应过程中可能出现的过渡态和中间体结构进行了构象搜索以及构型的优化和频率分析,得到一系列环化反应中涉及到的结构参数（原子坐标、NPA电荷等）以及热力学参数（吉布斯自由能、焓变、轨道能等）。通过不同的数据处理方法获得反应路径的势能面、反应过程中的扭曲和相互作用能、反应涉及的亲电亲核指数（、N）以及反应的弱相互作用图等,确定反应的优势路径并且解释反应过程中出现化学选择性和区域选择性,为有机合成反应催化剂的设计,反应条件的筛选提供可靠的理论依据。本论文共分为八个章节来讨论。第一章绪论为研究背景,主要介绍了Au（I）催化反应的研究进展。同时简述了Au催化剂配体的开发,在均相Au催化中抗衡离子的作用,炔基化合物的空间效应、电子效应以及取代基效应等相关知识以及本文主要的研究工作。第二章概述了本论文中应用到的理论基础和计算方法。简要介绍了量子化学的发展历史、密度泛函理论（DFT）基本概念、过渡态理论（TST）、分子轨道理论（MOT）、哈蒙德理论、溶剂模型溶剂化效应、基组的选择、Multiwfn分析非共价相互作用（NCI）以及全局反应性指数（GRI）。第三章以两种4-取代异恶唑衍生物——4-（1-甲基炔丙基氧基）异恶唑（系列A）和4-（1-甲基丙炔基胺基）异恶唑（系列B）作为反应底物,从理论上详细地探究了Au（I）催化分子内亲电芳香取代反应（SEAr）的反应机理和区域选择性。获得的理论数据揭示了两种反应底物发生杂原子辅助的6-endo-dig SEAr反应中可以形成烯基Au（I）中间体,两个底物的反应机理具有相似的能量分布。在A底物中,4-炔丙基氧基异恶唑辅助的1,3-H迁移可以获得最终产物并且实现催化剂再生。然而,在B底物中,质子消除是通过亚苄基苯胺的添加产生亚胺阳离子和二氢吡啶来实现的。在下一步中,亚胺阳离子作为受体接受来自二氢吡啶的氢负进而生成吡啶盐和N-亚苄基苯胺盐物质。随后,原位脱氧获得最终产物和N-苄基苯胺并且实现催化剂的再生。在不存在亚苄基苯胺的情况下,4-（1-甲基炔丙基胺基）异恶唑作为受体接受氢负而不是N-苄基苯胺,这个过程会引发反应物的消耗,从而导致产物收率低。此外,详细探讨了该反应区域选择性的起源并对氘标记实验结果进行了合理化的解释。第四章通过密度泛函理论（DFT）计算了在Br（?）nsted酸,Au（I）催化剂和Pt催化下炔酰胺和异恶唑与水的环加成反应机理。根据计算结果,炔酰胺可以在相同的乙炔键上被催化剂进攻生成烯酮亚胺中间体。然后异恶唑作为亲核试剂与丙二烯中间体相互作用以实现分子间的亲核进攻。异恶唑N-O裂解后有三种不同的路径。当使用Br（?）nsted酸作为催化剂时,将会与水发生[5+2+1]环加成生成氧桥连四氢-1,4-氧氮杂环庚烷。当Br（?）nsted酸被Au（I）催化剂取代时,无论水是否存在,都会生成[3+2]环加成产物。当使用Pt催化剂时,可以通过[5+2]环化形成1,3-氧氮杂环庚烷。DFT计算结果表明[5+2]环化产物在Pt催化剂催化下需要水的添加生成。通过DFT计算探索了三种催化剂的独特性质,得到的理论数据很好地解释了三种催化剂的不同产物,对如何为该类反应选择最佳催化剂提供了理论依据。第五章致力于对Au催化1,4-二炔与吡咯级联反应的机理、区域选择性、催化剂作用、取代基和溶剂的影响进行理论研究。密度泛函理论（DFT）计算表明该反应包括四个主要阶段:1)第一次分子间加氢芳基化形成不同的中间体;2)1,3-质子迁移得到烯炔中间体;3)第二次分子间加氢芳基化;4)第二次质子迁移形成最终的产物并伴随着Au（I）催化剂的再生。计算结果表明第一个区域选择性是由底物的电子效应决定的。然而,第二个区域选择性是由过渡结构内的扭转应变（分子内环化）和烯炔中间体的电子效应决定的。对不同Au催化剂（即IPr Au+、PPh3Au+、Brett Phos Au+和John Phos Au+）的全局反应性指数（GRI）分析表明,催化剂在提高1,4-二炔的亲电性方面具有重要作用,从而使吡咯的2位碳与1,4-二炔底物的C1或C2位之间发生亲核进攻成为可能。此外,我们还对取代基和溶剂的影响进行了详细的分析和讨论。获得的DFT结果除了与实验数据有很好的一致性外,还为该反应提供了理论数据。第六章通过DFT计算探索了Au（I）催化的β,β-二取代邻-（炔基）苯乙烯环加成的机理和化学选择性,选择了两种不同的邻-（炔基）苯乙烯,即β,β-二芳基-邻-（炔基）-苯乙烯（系列A）和β-甲基-β-苯基-邻-（炔基）-苯乙烯（系列B）作为模型反应物。获得的计算结果表明,两种邻-（炔基）苯乙烯都通过相似的5-endo-dig环化过程生成金碳阳离子中间体,而在该中间体形成后出现不同的路径。在系列A中,环戊烯骨架上的质子被消除后生成关键的苯并富烯中间体。最后,苯并富烯经历iso-Nazarov环化完成级联反应,释放Au（I）催化剂并形成最终的二氢茚并[2,1-a]茚产物。对于系列B,质子消除发生在甲基上生成亚乙烯基茚,而不是环戊烯主链上。随后,iso-Nazarov环化反应在添加额外的Br（?）nsted酸（PTSA:对甲苯磺酸）后将得到最终产物。此外,我们还分析了系列A中取代基的影响以及Br（?）nsted酸催化的系列B中iso-Nazarov环化的详细机理,获得的理论结果不仅合理的解释了实验观察到的现象,还对该反应重要细节的进行了深入的探究。第七章首次从理论上证明了SbF6–在金催化邻苯乙基苯乙烯环异构化反应中对区域选择性的关键作用。根据我们的计算,无论使用α-取代或β,β-二取代邻（苯乙炔）苯乙烯,从我们的计算中观察到一个新颖的、不寻常的消除质子的反应路径,质子的消除过程中生成一个四中心三电子中间体,而不是生成HSbF6。由于电子效应,对于α-取代的邻苯乙炔苯乙烯,扩环路径比消除路径更有利。β,β-二取代的邻苯乙炔苯乙烯可以通过四中心三电子中间体的消除路径生成茚基衍生物。根据计算结果和实验事实,该反应的区域选择性主要受电子效应控制,而不是空间效应。理论结果不仅很好地解释了实验观察结果,而且为该反应的详细机理提供了深刻的见解。第八章在第七章的基础上探究了烯烃末端位置含有异丙基和甲基的邻（炔基）苯乙烯的Au（I）催化反应的机理,并对其化学选择性进行了详细的理论分析。选取了两种不同的抗衡离子（SbF6–和OTs–）作为模型催化剂。根据我们的计算,对于SbF6–,直接的1,2-H迁移（异丙基H）反应路径比消除和扩环路径更容易发生。然而,在OTs–存在时,主要路径是形成HOTs并产生茚基衍生物的消除路径。该反应的化学选择性主要由抗衡离子和取代基的电子效应决定,而不是空间效应。也就是说,碱性弱的SbF6–主要提供电荷分离作用,而不是辅助质子消除作用。然而,碱性更强的OTs–主要是通过形成HOTs来辅助质子消除。DFT结果除了与实验数据吻合良好外,还为理解反应机理提供了重要的贡献。