金属催化有机化学是当代化学研究的前沿学科之一,目前,过渡金属催化的交叉偶联反应是构建C-C键,C-杂原子键最有效的方法之一,尤其是贵金属钯的应用,其优异的催化活性,高立体选择性和化学选择性使许多常规难以实现的化学合成得以实现。近年来,铜催化剂作为替代钯催化剂不断崛起,然而,这种廉价低毒的催化剂由于自身的复杂性,使得其参与反应的催化活性物种难以获得,机理研究的匮乏致使系统研究该类反应面临挑战,同时也是进一步研究的机遇。本论文首先概述了金属催化及其应用,并以绿色化学的发展以及早期的Ullmann缩合反应引出铜催化偶联反应,重点介绍了铜活化C-B/C-H偶联反应研究及其发展现状,在这两类经典偶联中,铜早期以一种辅助催化剂的角色参与反应,独立参与反应仅限于活泼底物,机理研究证明铜催化剂与钯催化剂对于底物的活化方式不同,同时表明二者可以形成补充。本论文以铜作为催化剂或者共催化剂,通过系统筛选设计,成功实现了温和条件下铜催化或辅助催化C-C偶联反应。论文研究如下:(1)本文第二章,分析铜催化芳基硼酸自偶联已有报道,以及Suzuki偶联中各类底物及添加剂对反应的影响,为了探索铜催化芳基硼酸快速高效自偶联一般方法,通过对不同铜物种以及添加剂综合评估,最后得出催化剂量的碱作为添加剂,以廉价易得,易于保存的CuC12·2H20作催化剂,以市售甲醇做溶剂,仅仅15min即可在室温条件下,在空气中以高收率获得目标产物,并且具有广泛的底物适应性。(2)本文第三章,系统总结了芳基氯代底物的活化历程,以及唑类与氯代底物直接C-H偶联发展历程,得出多金属催化是促使该类偶联温和可控,以及实现专一选择性的有效策略。为了研究温和条件下多金属催化唑类与氯代底物直接C-H偶联,通过对不同催化剂配体以及反应体系的优化筛选,最后选择Pd(OAc)2(2 mol%)/NiXantPhos(3 mol%)和 CuI(1 mol%)/NiXantPhos(1.1 mol%)作为双金属催化系统,我们成功构建了一种有效利用芳基(芳杂环)氯代底物的方法。该方法条件温和可控,产率高,底物适应性广,尤其对于大位阻和未活化杂环底物更是表现出专一性催化特性。