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由于人类活动（如化石燃料的燃烧）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应，全球气候变暖等环境问题。因此把二氧化碳转化为有用的化学品已成为一个重要的研究课题。本课题主要研究过渡金属铱螯合络合物电催化还原二氧化碳成甲酸和新型铁螯合络合物催化二氧化碳的氢化反应。甲酸可以作为储氢材料，一种转化为甲醇的先驱，或者一种燃料。本论文从分子水平上研究了过渡金属氢化物催化还原二氧化碳的反应机制，揭示了催化循环反应历程，解释与实验相关的现象，讨论了催化剂的结构和活性关系，为设计高效、新颖的催化剂具有一定的理论指导意义。有机锡氢化物在某些有机合成反应具备可操作性强、反应条件温和等优点，此外，它的外层轨道较容易接受电负性比较强的原子，所以更广泛的应用于自由基环化反应，并且使得环化反应具有高效的区域选择性。论文的主要研究内容和结论如下：（1）我们使用密度泛函（DFT）理论模拟了过渡金属铱的螯合络合物电催化还原二氧化碳成甲酸盐反应，及其对机理进行了详细的研究。计算结果显示，整个催化循环反应包括了三个步骤。第一步是Ir-H键上的负氢转移到二氧化碳中的中心碳原子上生成含有甲酸配体的铱螯合物。第二步是甲酸根阴离子从Hydridoformatoiridium络合物中离去，生成阳离子络合物[（POCOP）IrH（MeCN）2]+和[（PCP）IrH（MeCN）2]+。甲酸根阴离子的生成在气相中不发生反应，而溶剂化发挥了重要作用。二氧化碳转化成甲酸根阴离子的反应这一过程中，水和甲酸根阴离子形成了氢键。最后一步是催化剂的再生。催化剂再生过程,自然价键轨道理论（NBO）验证了非经典共价氢键的存在。目前我们所做的理论计算已经很好的解释了实验观察到的有关现象。我们希望这些理论计算结果可以为科学家们设计新型高效的催化还原二氧化碳成甲酸或者甲酸盐反应的电催化剂提供一定的理论指导。（2）我们采用了密度泛函理论（DFT）研究了trans-[（tBu-PNP）Fe（H）2（CO）]催化二氧化碳的氢化反应，并对机理进行了详细的研究。理论计算结果表明，整个催化循环反应可分为三个步骤。第一步生成含有甲酸配体的新型铁螯合物。这一步是通过二氧化碳插入反应实现的。第二步铁螯合物[（tBu-PNP）Fe（H）（CO）（η1-OOCH）]络合物发生消去反应，甲酸根阴离子脱离，生成水分子配位的阳离子Int3。甲酸根阴离子的生成在气相中不发生反应，而水溶剂起到了重要作用。最后一步是催化剂的再生。双氢分子取代水分子配位到Int3的中心铁原子生成Int4，当OH-靠近Int4发生脱芳构化作用和随后的质子迁移，释放出催化剂Fe-Cat。（3）我们用密度泛函（DFT）理论对N-环己烯基-N-苯甲基乙酰胺旋转异构及Bu3SnH催化的五桥环化自由基反应机理进行了研究。对于N-cycloalkenyl-N-benzyl乙酰胺，N-alkenyl键的旋转对手性转移和反应产物及产率造成了一定的影响。在此体系中，单键的旋转加强了反应的立体选择性。通过控制单键的旋转来达到获得高选择性及产率的产物是有可能的。理论计算表明，此体系存在两种竞争性反应，双分子捕获和环化反应，环化反应所需的活化能小于双分子捕获过程。且2b的环化通道是最优反应通道，反应遵循：cycb>cyca>bim。