含N(O,S)杂环化合物广泛存在于自然界中,往往具有十分重要的生物和药物活性,因此,如何快速高效地合成这些化合物,成为当今有机化学及药物化学的重要研究内容。另一方面,惰性C-H键直接官能团化可以有效提高反应的原子经济性和步骤经济性,逐渐成为复杂有机化合物的一种强有力的合成手段。本论文利用惰性C(sp~2)-H键官能团化反应,探索并发现了合成呋喃酮并吡啶酮和2-氨基苯并噻唑这两类重要化合物的新方法。主要研究内容包括以下两个部分:一、研究并发现了一种经由C(sp~2)-H键官能团化合成呋喃酮并吡啶酮的新方法。研究发现N-烷氧基芳基甲酰胺或N-烷氧基丙烯酰胺可以在铑催化下和4-羟基-2-炔酸酯发生一锅串联反应,高效合成出呋喃酮并吡啶酮类化合物。机理研究表明,产物的生成可能先后经历了铑催化下酰胺分子中惰性C(sp~2)-H键活化及其与4-羟基-2-炔酸酯的[4+2]环化和内酯化等过程,在此过程中N-烷氧基起到了氧化及无痕导向基的作用。二、研究并发现了一种经由C(sp~2)-H键官能团化合成2-氨基苯并噻唑类化合物的新方法。该方法以异硫氰酸苯酯和胺类化合物为原料、单质碘为催化剂、氧气为氧化剂,在相对温和的条件下实现了2-氨基苯并噻唑类化合物的高效合成。机理研究表明,该类化合物的生成可能经历了苯基硫脲中间体的原位生成及其分子内C(sp~2)-H和S-H键的交叉脱氢偶联过程。总之,本论文研究并发展了合成呋喃酮并吡啶酮类化合物和2-氨基苯并噻唑类化合物的新方法。与已有的方法相比,这些方法具有底物普适性广、区域选择性高、官能团耐受性好、操作简便、效率高等特点。