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脲、2-噁唑啉酮、氨基甲酸酯、二芳基酮、α-酮酰胺等羰基化合物是非常重要的精细化工中间体，因其在医药、不对称合成、环境化学、农药以及精细化学品的合成中有着广泛的应用，近年来，这些化合物的催化合成已经引起了学术界和工业界的极大关注。然而由于目前的合成方法受困于反应条件苛刻、使用剧毒和强腐蚀性原料、催化效率低、催化剂成本高等缺陷，它们的规模化生产仍然受到限制，所以发展温和、绿色、高效、廉价的催化方法具有非常重要的科学意义和应用价值。
近年来金属卡宾作为一类优异的催化剂在许多反应中显示了极高的催化活性。本论文研究了金属卡宾在羰化反应中的应用，成功的将钯卡宾和铜卡宾用于氧化羰化和羰化偶联反应，催化合成了脲、2-噁唑啉酮、氨基甲酸酯、二芳基酮、α-酮酰胺。
1、制备了系列钯卡宾，并将其用于氧化羰化反应，高效的合成了脲类化合物，反应不需要额外助剂的加入即可达到高转化率和高选择性。通过对反应机理的研究，对这类反应的本质有了进一步的认识。
2、将钯卡宾成功用于Suzuki羰化偶联反应，在较低的压力(CO1atm)下高选择性的合成了二芳基酮类化合物。除苯硼酸可以作芳基化试剂外，廉价易得的四苯硼钠同样可以作为高效的芳基化试剂。
3、将钯卡宾用于双羰化反应中，对反应条件进行优化后能够高效率的合成各类α-酮酰胺。结果表明在钯卡宾化合物中引入非NHC配体既能够保持催化剂的稳定，又能够使其具有较高的催化活性，丰富了金属卡宾催化应用的研究。
4、合成了铜卡宾化合物，并将其成功应用到氧化羰化反应，实现了这类反应的非贵金属催化。铜卡宾可以高效催化胺、氨基醇氧化羰化合成脲、噁唑啉酮和氨基甲酸酯。其中合成噁唑啉酮和氨基甲酸酯的反应可以在爆炸极限以外进行。铜卡宾能够在相似条件下催化胺类化合物的三类主要氧化羰化反应，实现了催化剂的的多功能性，为开发通用型的氧化羰化催化剂提供了一种可能。