本文以二氧化碳和乙二胺为原料，甲醇为溶剂催化合成2-咪唑烷酮，通过单因素实验和响应曲面法确定了各因素（反应温度、反应时间、反应压力和物料比）对2-咪唑烷酮收率的影响，并且得到了最佳工艺条件:反应温度195.75℃、反应时间7.55小时、反应压力12MPa、物料比（甲醇:乙二胺）5.29∶1，此条件下理论最大收率为97.8％，实际收率为97.2％。通过3D surface图和等高线图得到各因素对2-咪唑烷酮收率的影响大小是反应温度＞物料比＞反应时间。　　研究了不同催化剂下2-咪唑烷酮与甲醇的反应。结果显示，在Raney Ni催化下可生成1，3-二甲基2-咪唑烷酮（以下简称DMI）。对DMI合成反应进行单因素和正交试验分析，得到各因素（反应温度、反应时间和物料比）对DMI收率的影响曲线，并得到最佳工艺条件:反应温度190℃、反应时间10小时、物料比（甲醇:2-咪唑烷酮）30∶1，此时DMI收率为26.4％。正交试验还可以得出各因素对结果的影响大小为反应温度＞反应时间＞物料比。　　探索了一步法合成DMI。通过对反应产物的分析研究和反应机理分析，发现CO2与-NH分子的作用，可能导致-NH活性降低，阻止了DMI的生成。　　研究了主副反应的热力学。利用基团贡献法算出各个反应焓变、吉布斯自由能变和平衡常数随温度的变化情况。结果表明，主反应和1-甲基-2-咪唑烷酮副反应都是放热反应，而生成副产物哌嗪的过程是吸热反应，所以高温不利于主反应，整个过程需要一个合适的温度以便获得最佳结果。