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β-二酮二亚胺基铝环丙烯化合物是近年来被广泛关注的一种新的主族金属Al的有机化合物,具有较强的反应活性和多种反应模式。本论文利用量子化学计算方法研究三种不同类型的取代基(R=CH3,H,F)对CO插入β-二酮二亚胺基铝环丙烯化合物LAl[η2-C2R2](L=HC[(CMe)(NAr)]2 Ar=2,6-iPr2C6H3)反应的影响。通过采用AM1, B3LYP, ONIOM(B3LYP/6-31G*:AM1),Gen(B3LYP/6-31G*:STO-3G)等方法,分别对LAl[η2-C(O)C2Ph2]的分子构型进行优化。通过将计算结果与晶体数据相比较,确定采用Gen(B3LYP/6-31G*:STO-3G)方法研究反应机理。首先,采用Gen(B3LYP/6-31G*:STO-3G)方法分别优化反应物,产物的构型,并寻找反应的过渡态结构。同时在相同的计算水平上对已优化的反应物,过渡态和产物进行振动频率分析,确认各驻点的性质,利用内禀反应坐标分析(IRC)检验过渡态与反应物和产物的关联性。在此基础上,采用B3LYP/6-311G**计算反应路径上各个驻点的单点能,结果表明CH3作为供电子基团时,反应的能垒最低,约为6.868 kcal·mol-1;H取代次之,能垒为9.151 kcal·mol-1;F作为吸电子基团,其反应的势垒最高,达10.360kcal·mol-1,即供电子基团取代更有利于该反应。其次,在B3LYP/6-311G**水平上,采用自然键轨道理论(NBO),分析了CO插入反应过程中,因LAl[η2-C2R2](L=HC[(CMe)(NAr)]2 Ar=2,6-iPr2C6H3)的取代基不同所导致的化学键性质与键级的变化,发现F的孤对电子与三元环中双键存在p-π共轭效应,增加了AlC2三元环的稳定性,而一旦该三元环松散,CH3的电子效应将促进CO的嵌入,因此,取代基对反应势垒的影响可能主要源于超共轭效应。最后,在B3LYP/6.311G**水平上计算了LAl[η2-C(O)C2Ph2]分别与二苯甲酮(COPh2)和三甲基硅氰(TMSCN)发生扩环和开环反应中化学键的变化。通过NBO计算发现,AlC2三元环中的两个Al-C键的性质为共价键。CO的C插入到三元环中的Al-C键形成四元环,Al-C(O)键为共价键,而原三元环中另外一条化学键变为离子键,即Al-C(O)C2四元环中只有一条共价键。继续发生扩环反应和开环反应得到的产物中Al-C之间均以离子键的形式存在。