中文摘要：

本课题旨在打破传统，研发新型高效的铁金属化合物催化体系。创造性地将环戊二烯类配体、限定几何构型（CGC）模式和双核金属协同效应这三个新元素分别或者共同引入到铁金属化合物催化体系，并将其应用于活化C-H键催化直接偶联反应。利用CGC热稳定性好的特性和双核金属化合物协同稳定活性中间体的作用，力图得到重要反应中间体的结构;并通过深入了解铁金属化合物催化体系的构效关系，必要时结合理论计算,进而推导其催化直接偶联反应的机理，从而为设计和合成更优秀的催化剂奠定扎实的理论基础。

结论摘要：

本课题将环戊二烯类配体、限定几何构型（CGC）模式和双核金属协同效应这三个新元素分别或者共同引入到铁金属化合物催化体系, 并将其应用于活化C-H 键催化直接偶联反应，深入了解铁金属化合物催化体系的构效关系。我们尝试用两态反应机理,引入线性逼近的技术、Hessian更新的技术、调节矩阵的技术，克服了Lagrange-Newton方法的缺陷，研究铁金属催化剂催化反应的机理，并系统的验证了DFT方法计算铁金属催化剂体系的极小势能面交叉点（MECP）的可靠性。与此同时，幸运的发现了一系列具有强的可见光吸收和长寿命的激发态的新型铜催化剂，并在氧气存在下，将其应用于有效地可见光引发脱氢偶联(CDC)反应。本课题为设计和合成更优秀的催化剂奠定了扎实的理论和实验基础。