CO₂是含量丰富且无毒的碳源,但CO₂处于碳的最高氧化态,非常稳定,将CO₂转化为有用的燃料分子或精细化学品成为一项极具意义和挑战的工作,尤其是将手性中心引入到CO₂的转化产物中。近年来,随着手性催化剂的发展,不对称催化转化反应的研究引起了科研工作者的重视,它已经成为整个有机合成化学的热点和前沿。地球上储存丰富的过渡金属（Ni、Cu、Fe等）在烯烃不对称催化转化反应中表现出高活性和高选择性。将CO₂作为合成子引入到烯烃不对称催化转化反应中,在制备手性产物、解决气候变暖和能源短缺等问题上具有重要意义。而且过渡金属配合物具有催化活性和对映选择性易于由配体结构调节,催化机理便于研究等优势,利用其催化CO₂参与的不对称转化反应是当前CO₂转化研究的热点之一。此外,科研工作者通过对过渡金属配合物催化CO₂参与的烯烃不对称催化转化反应的理论研究,从理论层面理解和解释反应中不同选择性的根源,利用理论知识预测更高效的催化剂,将对该领域实验研究有重要的意义。本论文首先利用密度泛函理论方法研究了铜配合物催化CO₂参与的苯乙烯不对称还原羟甲基化反应的机理。计算结果表明,烯烃插入L₁CuH催化剂的Cu-H键是对映选择性和区域选择性的决定步骤,而随后的羧化过程是反应的决速步骤。通过前线分子轨道、NPA电荷和配体-底物间相互作用的研究表明,L₁CuH催化剂的区域选择性主要由电子效应控制而对映选择性是受到配体和底物位阻的影响。我们进一步探讨了配体对催化过程的对映选择性调控机制,发现配体-底物间的相互作用对对映选择性有调控作用。另外研究了非轴向手性双膦配体对反应对映选择性的影响,发现非轴向配体比轴向配体更灵活,可以调节空间结构来避免空间排斥。其次,利用密度泛函理论方法研究了镍配合物催化烯烃与CO₂氢羧基化反应的机理。研究了两种可能的催化循环路径。计算结果表明,烯烃插入L₁NiH催化剂Ni-H键是反应区域选择性和对映选择性的关键步骤,而且也是反应的决速步。通过前线分子轨道理论分析表明,L₁NiH催化剂的区域选择性主要由电子效应控制。有空位点的烷基Ni（I）中间体的形成是整个催化过程的关键,有利于CO₂的亲电进攻发生羧基化反应。还原剂Mn和氢源H₂O在活性催化剂L₁NiH生成过程和整个催化循环中起到重要的作用。