环状化合物的碳-碳键构建与断裂反应研究是有机化学领域备受关注的前沿课题之一。尽管具有高张力的四元环化合物应用于过渡金属催化的碳-碳键断裂开环反应研究已取得了令人瞩目的成果,但是高度官能化的四元环化合物参与的开环反应更具有挑战性。本论文针对四元环衍生物结构上的特点,分别探索了路易斯酸催化下亚烃基环丁烯酮的合成及开环扩环反应,钯催化下2-亚烃基环丁醇的开环反应,钯催化下环丁酮化合物的对映选择性开环/偶联反应。一、我们设计合成了一类多取代亚烃基环丁烯酮化合物。反应在路易斯酸催化下,通过炔酰胺和炔丙基硅醚的[2+2]环加成反应,高区域选择性合成了多取代亚烃基环丁烯酮类化合物。其中,这类四元环烯酮在与格氏试剂,有机锂试剂,伯胺和水的反应过程中,我们意外的发现了由其开环扩环反应而得到的多种高价值和结构多样性的骨架分子。二、我们提出钯催化下亚烃基环丁醇化合物生成钯醇中间体后,经历开环反应与有机卤代物偶联高效合成γ,δ-不饱和酮的方法。该方法的关键步骤是钯醇中间体的C_sp3-C_sp2键断裂,即β-碳消除反应。且该反应的底物适用性广泛。三、我们对环丁酮类化合物的不对称催化反应进行探究。我们发展了一种在钯催化下,环丁酮类化合物发生对映选择性开环/偶联构建具有手性C3季碳中心的茚酮化合物的反应。综上,我们通过以上四元环化合物的合成和开环反应的探究,拓展了四元环化合物的化学内容,为四元化合物的合成和转化提供了新的思路。