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喹唑啉是含有两个氮原子的苯并杂环化合物,是许多药物分子中重要的结构单元。喹唑啉衍生物,通常可用作制备α-肾上腺素接收器、抗痉挛药、抗菌药以及精神镇静剂等药物,在抗癌、抗肿瘤、抗菌、消炎等方面显示出较强的药理活性。基于喹唑啉类衍生物在医药学领域非常广阔的发展前景,因此探索相关类的实验方法已成为化学家关注的焦点。本论文采用密度泛函方法M06对金属盐催化合成喹唑啉衍生物的反应机理进行了详细的理论研究,其中分别选用铯盐和铜盐作为高效催化剂,研究了相应的催化机制,主要内容如下:第一部分介绍了实验上合成喹唑啉类物质的多种方法,以及课题的研究背景和实用意义。第二部分简要介绍了本文进行反应机理研究所用到的计算方法的理论知识,包括从头算自洽方法、密度泛函理论、过渡态理论以及计算软件的应用。第三部分对碳酸铯催化二氧化碳与2-氨基苄腈偶合反应的机理进行了详细的研究。通过密度泛函方法计算研究,这个反应体系有两种可能的反应机理,即碳酸铯先与2-氨基苄腈发生配位（机理一）或者二氧化碳先与2-氨基苄腈发生配位（机理二）。通过能量计算及结构分析,这个反应的最优路径为机理一,主要包括羧化偶合和分子重排两部分。从最优路径中我们可以发现,羧化偶合生成的中间体5b对于后续分子重排反应的顺利进行至关重要,因此被视为关键的活性中间体。在最优路径中,整个催化循环的决速步为4→5b,该步需要经过过渡态TS4-5,即氢迁移和亲核环化同时发生的协同振动六元环构型。这个过程需要克服的能垒最高,为38.0 kcal/mol。本文详细阐述了碳酸铯作为多功能的高效催化特性。此外,本文还对实验中所测得反应体系的最佳反应条件进行了理论验证。第四部分描述了CuI催化邻溴苄胺和苯甲酰胺发生乌尔曼偶联和芳构化等系列串联反应的详细反应机理,最终确定了最优的反应路径。在乌尔曼偶联反应过程中,主要通过置换反应、氧化加成、还原消除等三部分成功构建了C-N键,生成中间体22。在整个乌尔曼偶联催化循环反应中,氧化加成过程（21→15→TS（15/3b）→3b）需要克服的能垒最高,为29.5 kcal/mol,因此我们认为这一步是构建C-N键偶联反应的速控步。活性物质22在碱K2CO3作用下,发生去质子环化、芳构化等系列反应,最终生成目标产物2-取代的喹唑啉衍生物。在这部分中,芳构化氧化脱氢过程（29→TS（29/Product）→Product）中,需要克服的活化能最高,为41.0 kcal/mol,因此,我们认为这步即为去质子环化、芳构化等系列反应的速控步。在整个催化循环中,金属盐CuI和碱K2CO3共同促进了反应的顺利进行,极大的降低了所需要的活化能。