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二氧化碳(CO2)的资源化利用是绿色化学的重要研究方向之一。由于CO2是碳的最高氧化态,其表现出高度的热力学稳定性,因此CO2活化问题是其有效化学转化的首要问题。尽管CO2是一个非极性化合物,然而分子中碳-氧键具有极性。CO2被认为是一个亲电试剂,其中心碳原子容易接受亲核试剂的进攻而导致CO2构型由线性变为弯曲结构,此时CO2处于活化状态。氮杂环烯(NHOS)与烷氧功能化甜菜碱(AFIBS)具有强的亲核性,拥有潜在活化CO2的能力,然而两者在CO2的活化与催化转化方面的研究几乎没有报道。本论文系统研究了NHOS和AFIBS作为有机催化剂活化CO2及其转化选择性合成α-亚烷基环状碳酸酯。(1)设计合成了一系列氮杂环烯CO2加合物(NHOS-CO2加合物),单晶结构显示O-C-O的键角在127.7～129.9。之间,表明该类加合物中CO2部分处于活化状态。通过原位红外方法系统研究了NHOS-CO2加合物在溶液中热稳定性,发现随着温度增加,NHOs-CO2加合物的热稳定性降低。NHOS-CO2加合物中CNHO-CCO2的键长(1.55～1.57A)明显大于之前报道的氮杂环卡宾CO2加合物(NHCS-CO2加合物)中对应的羧酸根碳原子与卡宾碳原子的键长(1.52～1.53A),表明具有相似结构的NHOS-CO2稳定性较差,而NHOS-CO2加合物中CO2具有更高的反应活性。以2-甲基-4-苯基-3-丁炔-2-醇与CO2羧环化反应为模式反应,探索出最佳的反应条件：NHO-CO2加合物(5mol%),炔醇(3mmol), CO2(2.0MPa),12h,60℃。在此条件下,NHO-CO2加合物有效地催化不同官能团化炔醇与CO2的羧环化反应,高产率及高选择性地制备α-亚烷基环状碳酸酯。动力学研究证实NHOS-CO2加合物催化活性要远远高于相应的NHCS-CO2加合物。通过同位素标记实验,探索了羧环化反应机理。(2)设计合成了新型烷氧功能化甜菜碱AFIBS,结果表明该类体系可以有效活化CO2或CS2形成相应的内鎓盐加合物。CO2加合物(AFIBS-CO2加合物)对湿气比较敏感,与水反应后转化为相应的碳酸氢盐类化合物；而相应的CS2加合物(AFIBS-CS2加合物)相对比较稳定,其单晶结构表明,S-C-S的键角在126.6～126.9°之间,间接证明了AFIBS-CO2加合物结构的正确性。AFIBS-CO2加合物有效地用于有机催化不同端炔醇与CO2的羧环化反应,制备出一系列α-亚烷基环状碳酸酯。