二氧化碳是温室气体的主要成分,也是廉价的可再生C1资源。通过化学固定将其转化为高附加值的化学品,是发展绿色碳科学的重要研究内容之一,对碳资源的充分利用具有重要意义,但二氧化碳的热力学稳定性及动力学惰性使相关研究具有一定的挑战性。本论文利用过渡金属催化及电合成手段,研究了以二氧化碳作为合成子参与的（高）炔丙胺的羧化环化反应,以及烯丙位的Csp3-F键的电化学脱氟羧化反应来合成手性含氮杂环及氟代羧酸化合物,简要介绍如下:1)发展了二苯基胍/苯甲酸银二元催化体系,能有效地抑制氢芳基化副反应来实现N-芳基炔丙胺的羧化环化反应;在此基础上,还发展了首例不对称A3偶联-羧化环化串联反应,实现了从简单的醛、胺、炔和二氧化碳出发,高效高对映选择性合成手性N-芳基取代的2-噁唑烷酮。研究发现,该串联反应中A3偶联反应这一步的铜催化剂及手性配体均可显著促进羧化环化反应的进行,从而揭示了“上一步反应的金属催化剂和配体可以在串联反应中被回收利用来促进下一步反应”,是“废弃物自利用”的串联反应新形式。2)利用上述二苯基胍/银盐二元体系成功实现了常温常压下的高炔丙胺的羧化环化反应来合成1,3-噁嗪-2-酮。该方法条件温和,能实现从手性原料出发得到ee值不受损的产物。机理研究表明,二苯基胍可以起到提高体系中二氧化碳有效浓度、增强银催化剂催化活性以及稳定反应中间体等多重作用。二苯基胍与二氧化碳及水形成的复合物通过单晶衍射得到证实。其中,二苯基胍中三个氮氢键是形成稳定的[DPGH][HCO3]的关键。3)利用电化学的方法实现了α-三氟甲基烯烃与二氧化碳的γ位脱氟羧化反应,区域选择性不同于文献报道的铜催化方法,可用于偕二氟乙烯基乙酸的高效高选择性合成。反应不需要使用牺牲阳极,条件温和且官能团兼容性好,还是一例罕见的水促进的电化学脱氟羧化反应。机理研究表明,阴极可能经历“ECEC”过程,即底物在阴极得到一个电子后固定二氧化碳,随后再得到一个电子脱氟;而阳极发生的可能是水或DMF的氧化。