碳碳键生成反应是进行有机合成的重要途径,环上碳碳键的可控生成是增大碳氢燃料密度,提高其热值的一种高效方法。高密度液体碳氢燃料是液体推进剂的重要组成部分,将其应用于航空燃料能有效提升飞行器的飞行性能,为飞行器提供动力保障。本文开展了环上碳碳键可控生成制备高密度燃料的探索研究。集成多个反应的“一锅法”能够减少生产设备种类及数量、降低生产能耗、提高原子经济性。本文首先进行了环戊酮“一锅”羟醛缩合和加氢脱氧合成环戊基环戊烷的研究。实验制备了一系列固体碱-钯双功能催化剂,研究了载体类型、载体界面调控、碱金属种类、两种活性组分加入量对“一锅法”连串反应的影响。通过控制两种活性位点的空间耦合和活性耦合,调节环戊酮“一锅”缩合-加氢反应的活性和选择性。研究结果表明,从内到外为载体-聚多巴胺-加氢活性位-缩合活性位的空间次序能够实现两种活性位在空间上的最佳耦合,提高目标产物环戊基环戊烷的收率。其中,聚多巴胺作为载体-活性位界面调控剂以及还原剂,对于促进两种活性位点的耦合有着独特的优势。环戊酮首先会接触到缩合活性位生成2-环戊基环戊酮;缩合产物继续接触加氢活性位来还原酮基,阻止其进一步缩合。进而,探究了双功能催化剂中载体和固体碱种类对“一锅法”反应网络的影响。载体为聚多巴胺包裹的碳纳米管时,负载的二氧化锆和钯纳米颗粒能够实现较好的耦合。在钯加入量为7%、二氧化锆加入量为67%时,两种活性位的活性耦合达到最佳,环戊基环戊烷的收率提高到79%。载体为聚多巴胺包裹的SBA-15时,钯的分散度提高,加氢脱氧活性提高。此时,碱性更强的氧化镁能够与钯纳米颗粒实现较好的耦合。在钯加入量为5%、氧化镁加入量为22%时,两种活性位的活性实现最佳耦合,环戊基环戊烷的收率达到81%。对含有双键的碳氢分子进行环丙烷化反应,是提高碳氢燃料密度和能量的有效手段。本文使用二氯卡宾进行双键环丙烷化反应,通过一系列实验研究了碱类型、相转移剂类型、烯烃类型对于液液两相环丙烷化反应的影响。研究发现水相体积对于环丙烷化反应行为影响很大,反应体系中不额外加水时反应动力学级数由一级变为零级。痕量水体系不仅能够有效提高反应速率,还使反应速率不受反应物浓度变化的影响。基于此,在痕量水体系中实现了环丙烷化反应的放大实验,制备出百克级的环己烯环丙烷化产物（7,7-二氯二环[4.1.0]庚烷）。进而,使用金属钠对环丙烷化产物进行脱氯,得到了以三环[4.1.0.0^2,7]庚烷和五环十四烷为主的多环混合物,实验测得其热值为43.64 kJ/g。