环丙烯是最小的不饱和碳环,具有非常高的环张力。结构的特殊性使其具有极高的反应活性。过渡金属催化下,环丙烯能发生多种不同类型的反应。本论文研究了廉价金属铜催化的环丙烯衍生物与各种亲核试剂的一些新型转化,如开环官能团化、碳金属化和Cope-型氢胺化反应。内容主要分为五章。第一章简要总结了环丙烯的结构和主要反应。第二章基于环丙烯化学的综述提出选题依据。第三章中,我们研究了铜催化的环丙烯发生开环偶联反应,立体选择性合成烯丙基磷酸酯。机理研究表明,反应经历了烯丙基铜中间体,产物的立体化学受到配体和底物的电子效应共同控制。根据Hammett分析,我们认为电子效应的影响很可能由于底物中的贫电子芳基和富电子的一价铜存在着d-π~*相互作用,稳定热力学不利的顺式构型引起的。此研究提出了一种新型的通过分子间反应形成亲核烯丙基铜中间体的方法,为发展三组分偶联反应提供了可能性。第四章中,针对环丙烯碳金属化过程存在的官能团兼容性差等问题,提出利用有机硼化合物代替强碱性的金属有机试剂作为碳源,不仅极大扩展了反应的官能团兼容性,而且实现了环丙烯的三组分反应活性,为具有生物活性的2-芳基环丙基胺的合成开发出高效的汇聚式合成方法。这种新型的碳金属化反应条件为发展其它类型多取代环丙烷的合成提供了重要思路。第五章中,我们研究了铜催化的环丙烯与肟的加成反应合成手性的环丙基硝酮。这一配体促进的反应对一系列醛肟、酮肟等都取得了很高的对映选择性和几乎单一的非对映选择性,是首例硝酮的高对映选择性合成。初步机理研究表明反应可能经历了内场的胺铜化过程,经由铜杂-retro-Cope中间体质子化得到产物。这一研究为sp~2-杂化的氮亲核体的Cope-型氢胺化提供了崭新的催化策略。