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高密度燃料具有较高的密度和体积热值,能显著提高飞行器的飞行性能,在航空航天领域均具有良好应用前景。本文利用量化计算手段,研究新型高密度燃料定向合成的反应机理,为燃料的合成提供理论指导。研究了桥式双环戊二烯（endo-DCPD）和Simmons-Smith锌类卡宾体发生环丙烷化反应可能的反应路径。该反应按照亚甲基转移机理进行。气相条件下,IZnCH2I从上方进攻endo-DCPD的双键具有较低的能垒(16.17 kcal mol-1-18.43kcal mol-1),并生成挂式构型（exo-）的初级环丙烷化产物P1、P3以及挂式构型（exo-）的完全环丙烷化产物P5,反应表现出高度的立体专一性。乙醚的溶剂化效应能使反应能垒降低0.50-7.77 kcal mol-1。溶液中二聚体（ICH2）2Zn的参与使环丙烷化反应的能垒进一步降低0.18-2.30 kcal mol-1,且不改变反应路径和产物的立体专一性。因此,锌类卡宾体IZnCH2I和二聚锌类卡宾体（ICH2）2Zn都是反应的活性组分,计算结果和文献报道的实验结果一致。利用DFT方法研究了金属氯化物催化剂（AlCl3、ZnCl2和CuCl2）催化乙炔和氨氢胺化反应的机理。整个反应过程经历:NH3的亲核加成反应、第一步质子转移反应、金属氯化物迁移及第二步质子转移。反应过程中,过量的NH3不仅是亲核试剂,还充当质子转移剂,极大促进了两步质子转移反应。气相条件下,AlCl3或ZnCl2作为催化剂时,产物为亚胺;CuCl2作为催化剂时,最终产物为烯胺。甲苯和丙酮溶剂的加入对质子转移路径起到明显的促进作用,使得三种催化剂作用下的最终产物均为亚胺。因此,金属催化剂催化乙炔和氨在丙酮和甲苯溶剂中反应在动力学上是可行的以乙炔分别在5FeO、9Fe2O3和5Fe3O4团簇（数值为其基态下的自旋多重度）的加氢过程为模型反应,研究铁氧化物催化加氢的可行性。反应经历四个步骤:C2H2在团簇表面Fe原子上的吸附、H2在团簇表面Fe-O键上的解离吸附、解离吸附的H原子和C2H2的加成及产物的脱附。对于5FeO团簇,吸附在O上的氢原子和C2H2加成反应需要很高的能垒(60 kcal mol-1),表明,C2H2在5FeO团簇上发生加氢反应在动力学上是不可行的。9Fe2O3和5Fe3O4团簇上,H2倾向于在C2H2吸附位所在的Fe-O键上发生解离吸附并发生加成反应生成乙烯,并进一步加成生成乙烷,并且C2H2在5Fe3O4团簇上发生完全加氢过程的优势路径中两个氢原子加成的能垒分别为0 kcal mol-1和21.33 kcal mol-1（C2H2→C2H4）及0.3kcal mol-1和24.89 kcal mol-1（C2H4→C2H6）,均要低于在9Fe2O3团簇上反应所需的能垒。因此,三种铁氧化物团簇中,C2H2最易于在5Fe3O4团簇上发生加氢反应得到C2H6,并且该反应在较低的温度下容易进行。