过渡金属(钯(Pd（Ⅱ）、铑（Rh（Ⅲ））催化C3位含导向基的吲哚类化合物,其C4位发生官能团化（氟烷基化、烯基化）可能的反应机理,进行了系统的理论研究。主要研究内容:反应中酸性添加剂扮演的角色、不同导向基对反应产率的影响及导向基的电子效应与吲哚2,4位区域选择性之间的关联。第一章综述了吲哚类化合物的应用前景、合成方法和官能团化衍生物,介绍了一类重要的吲哚衍生物---4-取代吲哚类化合物官能团化的发展状况。第二章介绍了量子化学基础知识及模型计算采用到的一些计算方法、基组以及分析手段。第三章针对实验报道的钯(Pd（Ⅱ）催化3-乙酰基吲哚发生C4位氟烷基化反应,构想可能的反应机理,通过计算模拟的策略来解释反应过程中酸性添加剂（三氟乙酸,TFA）的作用以及如何实现吲哚2,4位的区域选择性。研究表明:添加剂TFA主要是形成新的钯催化剂（如Pd（TFA）2）,这类新催化剂Pd（TFA）2降低了反应的活化能,使得反应易进行,这归因于配体TFA具有强吸电子能力。同时研究了3-乙酰基吲哚底物在得电子能力很强的催化剂作用下,2,4位亲核性差异变得更大,从而使区域选择性更易实现。明显,这类新催化剂具有降低反应活化能和实现区域选择性双重作用。第四章实验报道钯(Pd（Ⅱ）催化3-取代吲哚发生C4位氟烷基化反应,其导向基对反应产率的影响,是因为3-甲酰基吲哚相比3-乙酰基吲哚底物,其发生C-H键活化的反应能垒高所导致的。通过自然布局分析（Natural Population Analysis,NPA）、转移电子密度（?e）以及过渡态结构对比等多种分析手段发现,3-甲酰基吲哚反应位点的电子密度小,对应的反应活性较低。第五章针对3-甲酰基吲哚在铑（Rh（Ⅲ））催化剂作用下实现烯基化反应,构想可能的反应机理,通过理论计算证实底物C3位导向基的电子效应使吲哚2,4位具有不同的亲核性,进而解释3-甲酰基吲哚2,4位的区域选择性。同时预测了一系列不同导向基（如COCF3,CHO,COMe,CONHMe,COOH等）的电子效应与吲哚2,4区域选择性之间的关联性,为一类衍生物进行了理论预测。