甲酸是一种环境友好、生物兼容、来源广泛的可再生C₁资源。甲酸可以由二氧化碳催化氢化制备,又可在催化剂的作用下重新释放二氧化碳。因此,甲酸参与的化学反应可视为二氧化碳的间接利用。相比于气体二氧化碳,甲酸作为液体,具有方便储存和运输、易于操作、对实验设备（压力方面）要求低的特点。基于此,利用甲酸作为储氢材料和C₁合成子的研究在近年来得到了广泛关注。本论文以甲酸作为C₁资源,研究了其与氮亲核试剂、碳亲核试剂的还原偶联反应,通过该类反应构筑了C-C、C-N键,实现了甲基胺类和双吲哚甲烷骨架的合成。本文的主要内容包括:1)发展了首例廉价金属催化剂Cu（OAc）₂催化的以甲酸为C₁源的N-甲基化反应。该反应使用硅烷作为还原剂,在80 ^oC下,就可实现一级胺、二级胺以及亚胺N位点的甲基化反应,相应的甲基化产物的收率范围为37⁹8%。“克级”实验表明该方法具有实际可用性。通过控制实验研究了反应机理,并提出了两种可能的反应路径,即甲醛（缩醛类）中间体路径和酰胺中间体路径。其中,甲醛（缩醛类）中间体路径为该反应的主要路径。2)发展了Fe₂（CO）₉催化的以羧酸为烷基来源的N-烷基化反应。甲酸作为C₁资源时可高效地实现一级、二级芳香胺的N-甲基化过程,产物收率范围为28⁹4%。值得一提的是,Fe₂（CO）₉催化体系对于脂肪族羧酸表现出兼容性,可以实现廉价金属催化的羧酸参与的N-烷基化过程。控制实验结果表明,反应过程存在两种反应路径,甲醛（缩醛类）中间体路径和酰胺中间体路径,Fe₂（CO）₉催化体系主要经历酰胺中间体反应路径。3)发展了路易斯酸B（C₆F₅）₃催化的以甲酸/羧酸为桥联试剂的双吲哚甲烷（BIMs）合成反应。该反应利用甲酸/羧酸作为烷基来源,在硅烷的还原作用下与吲哚进行双分子偶联反应,合成了BIMs骨架。通过这种方法,可以避免使用BIMs传统合成方法中空气敏感的醛酮类原料。在室温和无溶剂条件下,一系列的取代吲哚底物都可顺利进行还原偶联过程,得到BIMs产物。该方法同时适用于各类脂肪族、芳香族羧酸底物,相应的双吲哚甲烷产物收率为36⁸7%。控制实验结果表明,路易斯酸催化剂对于甲酸/羧酸的还原过程以及随后的偶联过程都有促进作用。这一策略为合成双吲哚甲烷提供了一种新方法,并实现了在还原条件下,羧酸与碳亲核试剂偶联构筑C-C键的过程。