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碳氢键广泛存在于自然界的各种化合物中。碳氢键活化官能团化可以更高效的得到我们需要的目标分子。区域和立体选择性是碳氢键活化反应存在的主要问题之一,为了克服碳氢键活化过程中的区域选择性问题,往往在被活化的分子中引入导向基,其中含氮、氧的结构单元被广泛作为碳氢键活化反应中的导向基。本论文研究了氮原子导向的碳氢键活化反应,主要内容如下：1.Pd(OAc)2催化2-苯基吡啶插羰反应研究芳基羧酸酯化合物是合成农药化合物,活性医药中间体的重要结构单元。合成芳基羧酸酯的方法之一是通过过渡金属催化的羰基化反应。我们发展了一种Pd(OAc)2催化的、吡啶导向的、用正戊醇做亲核试剂的羰基化反应。该反应适用于缺电子和富电子的芳烃化合物,包括氯、甲氧基等官能团,也使用于噻吩等杂环化合物。该反应在常压的一氧化碳条件下就可以发生反应。2. Pd(OAc)2催化2-苯氧基吡啶插羰反应研究苯酚衍生物是许多具有生物活性的天然产物和药物分子的重要结构单元。苯酚酯、苯酚氨基甲酸酯、2-苯氧基吡啶等许多苯酚衍生物都可以发生碳氢键活化反应。我们发展了一种Pd(OAc)2催化的2-苯氧基吡啶的碳氢键活化芳基化反应。该反应在甲醇、乙醇、异丙醇、苯酚等做亲核试剂的作用下都可以发生芳基化反应,其中在三氟乙醇、苯酚做亲核试剂的条件下吡啶导向基还可以自动脱除。该反应可以用于雌酮等天然产物的后期修饰。3. Pd(OAc)2催化2-苯氧基吡啶烯基化反应研究过渡金属催化构建碳碳键和碳杂键的过程中往往需要加入无机盐等作为添加剂和氧化剂。我们发展了一种用氧气做氧化剂的2-苯氧基吡啶的碳氢键活化烯基化反应。取代的2-苯氧基吡啶在该反应条件下可以高选择性的得到单烯基化产物,烯基化产物中的导向基可以脱除。反应适用范围广,官能团容忍性强,可以通过进一步转化得到邻位烷基取代的苯酚。4.Rh(Ⅲ)催化氮导向的碳氢键活化炔烃氧化关环反应研究多环芳烃是材料化学中的重要结构单元。传统的方法往往需要多步才能合成多环芳烃,并且由于位阻因素,不能合成高度密集的多环芳烃。我们发展了一种Rh(Ⅲ)催化作用下芳酮肟醚与二苯乙炔发生串联氧化偶联反应得到高度密集的多环芳烃化合物。该反应的反应时间短,催化剂效率高,收率高。反应的官能团耐受性强,吸电子芳烃和富电子芳烃都使用于该反应条件,包括羟基、氯、甲氧基等官能团。该反应也使用于吲哚、噻吩等杂环化合物。