研究背景与目的:各类具有生物活性的中间体,往往可以归类于有机杂环骨架分子。如异喹啉酮类化合物有抗肿瘤、抗癌、抗炎等生物活性,喹唑啉类和苯二氮卓类化合物有镇静、抗焦虑等药理作用。高效构建有机杂环骨架一直以来都是科学研究的重要课题。近数十年间,C-H键活化策略的发展如火如荼。因为其可简化反应原料、能以一锅法高效合成目标化合物,且极大地缩短反应时间等优点,已成为构建碳碳键及碳杂原子键的一种高效、简洁的方法,愈发受到科学家的广泛关注。此外过渡金属催化的C-H键直接官能化为复杂药物先导结构的功能化,尤其是在先导化合物优化的后期对特定C-H键进行高效、高产量、可控的功能化修饰提供了理想的合成手段。C-H键活化策略为先导化合物的后期修饰提供了新的工具,同时也大大加速了新药发现的研究进程。由于C-H键在复杂药物分子中普遍存在,同时C-H键的键能较高,选择性活化C-H键面临着巨大的挑战。数十年来,科学家们致力于寻求有效的策略解决C-H键官能化中位点选择性的问题,开发出在底物中引入杂原子导向基的策略,从而实现邻位甚至远程C-H键活化。此外,随着C-H键活化策略的高速发展,迄今为止,大多数第Ⅷ族过渡金属特别是钯、钌、铑等金属配合物已被开发为广泛使用的催化剂,不同过渡金属的催化特性也是调控位点选择性的一个不容忽视的因素。不同的金属催化剂往往具有独特的催化特性,对于构建复杂药物骨架分子以及实现位点选择性C-H键官能化具有不可替代的作用。而与其它过渡金属催化剂的蓬勃发展形成鲜明对比的是,同是第Ⅷ族的锇金属至今还没有作为催化剂在C-H键活化领域的先例。因此,我们基于C-H键活化策略,借鉴其它过渡金属催化剂在C-H键活化领域的研究,以过渡金属锇为基础,旨在开发以锇作为催化剂的新型催化体系和反应模式。这将为实现位点选择性C-H官能化提供了更多的可能与选择,同时也填补了C-H键活化策略中锇金属催化的空白。方法:（1）以N-甲氧基苯甲酰胺和炔烃为原料,在二价锇的催化下,加入醋酸钠作为碱,以甲醇为反应溶剂,在60℃的条件下反应24小时,得到邻位C-H键活化环化的异喹啉酮衍生物。（2）以2-苯基吡啶和溴代烷烃为原料,探索不同配体的二价锇催化剂,加入碳酸钠作为碱,以2,4,6-三甲基苯甲酸为添加剂,1,4-二氧六环作为溶剂,在氮气保护下100℃反应24小时,合成一系列苯环间位C-H键烷基化产物。结果:（1）首次成功开发了二价锇介导的邻位C-H键活化环化反应构建一系列的异喹啉酮化合物的反应新模式,在简单温和的反应条件下,收率较高且具有良好的官能团耐受性,得到一系列具有潜在药物活性的异喹啉酮衍生物。（2）在二价锇的催化下,进一步开发出2-苯基吡啶的间位C-H键烷基化反应新模式,收率较高且具有良好的官能团耐受性,实现了锇催化体系的间位C-H键官能化。反应所得到的化合物都得到了核磁共振氢谱、碳谱及高分辨质谱的表征数据。（3）通过对反应机制的深入探究,结合实验及DFT理论计算,阐明锇催化体系的反应路径。结论:（1）基于C-H键活化策略,我们率先开发了锇催化N-甲氧基苯甲酰胺的邻位C-H键活化环化的新型催化体系,快速高效合成了一系列异喹啉酮化合物。（2）我们开发出锇金属催化2-苯基吡啶的间位C-H键烷基化反应新模式。这些反应都具有条件温和,良好的官能团耐受性,原子经济性高的优点。（3）在DFT计算以及实验机理研究的基础上,我们提出了一个醋酸协助的锇催化N-甲氧基苯甲酰胺的邻位C-H键活化环化反应的催化循环,Os（IV）中间体的形成是催化循环中的关键;此外阐明了间位C-H键官能化反应机制是自由基反应机制,其位点选择性是源自C-Os键对对位的特定活化作用。