环状结构是有机化学中非常重要的一类关键结构,合成环状化合物在天然产物全合成、新药研发等领域都备受重视。近年来利用有机膦催化方法合成多种环状化合物已成为一个非常活跃的领域。本文利用量子化学中的密度泛函理论（DFT）、极化连续介质模型（PCM）及过渡态理论（TST）等方法对有机膦催化反应过程中的每一步进行了详细的计算和分析。在选择合理的方法法和基组后,通过结构优化、频率分析得到反应势能面,后续进行详细的反应机理研究,为进一步的实验研究提供理论依据。本工作将分四部分讨论:第一章:研究背景。本章简要介绍了有机小分子催化发展近况,有机膦催化剂在有机合成中的重要作用、膦催化的若干重要的反应、膦催化联烯反应的理论研究进展、质子迁移反应与质子迁移辅助剂的相关知识。第二章:理论基础概述。本章主要简要介绍了量子化学的发展史、密度泛函理论和概念密度泛函理论、溶剂化效应模型、过渡态理论、DFT-D校正、扭曲能和相互作用能分析、非共价相互作用分析方法等相关知识。第三章:利用量子化学方法研究了膦催化联烯酸酯与三氟甲基取代的炔烯发生[3+2]环加成反应,对反应所涉及的所有路径作了详细计算和分析,并对关键中间体和过渡态作了表面静电势、扭曲能和相互作用能分析、局部亲核亲电指数分析和弱相互作用分析,详细而合理地解释了反应路径的选择,产物区域选择性和非对映选择性的来源以及质子迁移涉及的所有路径的选择。第四章:利用量子化学的密度泛函理论研究了膦催化下烷基亚甲基环丙烷类化合物开环活化后重排得到多取代呋喃和二烯酮的机理。首先烷基亚甲基环丙烷在膦化物参与下发生开环反应,其后A路径关五元环到开环位点（同时催化剂脱去）,随后发生异构化得到产物三取代呋喃;B路径发生两步氢迁移得到二烯酮产物;C路径关五元环到亚甲基位点（同时脱去催化剂）,随后发生异构化得到产物四取代呋喃。并对关键中间体和过渡态做了电荷分析和IRC分析,验证计算结果。对涉及到的质子迁移过程进行了详细地计算和分析。