金催化炔烃及其衍生物的反应因反应条件温和,反应选择性高而在天然产物全合成方面有着广泛的应用,在这其中金催化炔胺的反应更是一个热门的研究方向。炔胺作为一种不对称炔,在反应过程中存在着两个不同的活性位点,因而可以形成高区域选择性的产物,从而构建大量的含氮杂环化合物。本论文基于密度泛函理论,选取了适合的计算方法与基组对金催化炔胺的反应进行了详细的机理研究,并对计算结果进行了详尽的分析。本工作较好地验证了实验结果,并对金催化炔胺的反应提供了一定的理论指导。本论文将分为以下四个章节进行讨论:第一章:绪论。主要介绍了金催化的反应概况,常见的金催化剂种类,金催化炔烃的几种常见反应类型和炔胺的β位反应方式。第二章:理论基础。主要介绍了量子化学的发展历程和几种量化计算方法,密度泛函理论的提出过程和主要原理,概念密度泛函理论的应用以及溶剂化效应。第三章:我们通过密度泛函的方法探讨了金催化炔胺合成吡唑基吲哚的反应机理。主要研究了在IPrAuNTf2和JohnPhosAuNTf2两种催化剂下,炔胺的不同取代基如何影响与三氮戊二烯反应选择性。计算发现,决定反应选择性的关键步是二者的亲核加成步骤,当使用IPrAuNTf2催化磺酰基炔胺参与反应的时候,α位加成的能垒更低,会生成2-氨基取代吲哚。当使用IPrAuNTf2或JohnPhosAuNTf2催化恶唑啉基炔胺的时候却同时出现了α和β位加成的2-氨基和3-氨基取代吲哚产物,计算结果表明恶唑啉基炔胺苯环上的取代基可以控制两种产物的选择性,并且随着取代基给电子能力的增强,β位加成的3-氨基取代吲哚逐渐成为主产物。通过对亲核加成步骤进行了扭曲能与相互作用能分析,发现金活化的炔胺片段的扭曲能变化在总扭曲能变化中占主导,并且决定总能垒的主导因素会随着催化剂和底物的变化而变化,同时结合非共价相互作用（NCI）分析对相互作用的主要类型进行了解释。最后根据亲核亲电指数分析发现亲核加成步骤的优势路径能垒会随着炔胺取代基给电子能力的减弱而降低。我们的计算结果为炔胺的罕见β位亲核加成提供了有益的理论指导,希望能在未来探索出更多的β位亲核加成方式的反应。第四章:我们主要对金催化（末端）炔胺与腈（胺）的环加成反应机理以及其选择性进行了理论研究。计算结果表明当末端炔胺与腈参与反应时,只会有[2+2+2]环加成的吡啶产物生成;若采用炔胺和腈胺时,则会生成[2+2+2]环加成的嘧啶和[4+2]环加成的异喹啉,但无吡啶生成,并且当使用IPrAuNTf2催化剂且升高温度至80℃后,[4+2]环加成的能垒更低,因而异喹啉成为主产物,但是当催化剂是Ph3PAu NTf2的时候,两种环加成方式的能垒高低则发生了翻转。采用末端炔胺与腈胺反应的时候,只会有[2+2+2]环加成的嘧啶生成,并无吡啶生成。通过分析反应势能面可以看出决定反应是否会有吡啶生成的关键是（末端）炔胺和腈（胺）对金活化（末端）炔胺的亲核进攻步骤的能垒高低。随后我们对其亲核加成步骤进行了扭曲能与相互作用能分析,发现金活化的（末端）炔胺片段的扭曲能变化在总扭曲能变化中占主导,且决定加成步骤能垒的主导因素会因催化剂和底物的不同而发生相应的变化,通过非共价相互作用（NCI）分析我们得知了相互作用的主要类型。最后采用了局部亲核亲电指数分析得出了局部亲核指数的大小关系为腈胺＞末端炔胺＞炔胺＞腈,这个大小关系就合理解释了腈胺是优先亲核加成金催化（末端）炔胺的反应物,有利揭示了以上几种反应具有不同选择性的原因。本计算工作对[2+2+2]和[4+2]环加成反应的设计做出了一定的理论指导。