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过渡金属催化的碳氢键活化反应是一种非常有效的合成方法,而且这类反应也广泛的应用到药物和天然产物的合成上,为有机化学的发展提供了重要的推动作用。本论文归纳总结了一些过渡金属铜盐、钴盐以及钯盐催化的碳氢键活化反应的研究工作,在此基础上我们发展了一些铜盐,钴盐以及钯盐催化的sp~3/sp~2碳氢键官能团化反应,具体内容如下:(1)概括了近些年过渡金属铜、钴以及钯参与的碳氢键活化反应的发展概况,重点综述了钯催化羧酸衍生物的对映选择性碳氢键活化的发展近况。(2)发展了铜作为促进剂,氨基喹啉为导向基团的苯甲酰胺类衍生物邻位的三氟甲基化反应,以良好的产率得到了一系列三氟甲基化的苯甲酰胺类的衍生物。通过两步实验可以将导向基团脱离,以良好的收率得到邻位三氟甲基化的苯甲酸类产物。(3)探究了钴作为促进剂,氨基喹啉为导向基团的苯甲酰胺/丙烯酰胺类衍生物的碳氢键活化芳基化反应,以中等到优异的产率得到一系列联苯类的苯甲酰胺/丙烯酰胺类的衍生物。同位素标记实验证明苯甲酰胺类衍生物邻位碳氢键断裂可能是反应的决速步骤。综合大量的文献参考和实验证明提出了可能的反应机理。(4)研究了钴催化的苯甲酰胺/丙烯酰胺类衍生物的碳氢活化硫甲基化反应,以中等到优异的产率得到一系列单选择性硫甲基化苯甲酰胺/丙烯酰胺类的衍生物,该反应使用常见的DMSO为硫甲基化试剂。以二乙基亚砜替代DMSO,我们也可以单选择性的得到硫乙基化的苯甲酰胺类的产物。自由基捕获实验证明该反应可能存在自由基的过程,并且苯甲酰胺类衍生物邻位碳氢键断裂不是反应的决速步骤。(5)研究了配体加速钯催化环丙烷羧酸/环丁烷羧酸与芳基/乙烯基硼试剂的对映选择性C(sp~3)-H交叉偶联反应,以中等到良好的产率与优异的对映选择性合成了一系列芳基化/乙烯基化的羧酸衍生物。该反应成功的关键在于氮保护氨基酸(MPAA)配体或氮保护氨基乙胺(MPAAM)配体的应用。该反应为含α-叔碳和季碳手性中心的环丙烷羧酸/环丁烷羧酸的对映选择性合成提供了替代方法,并且将手性羧酸经Curtius重排转化成手性胺后还可用于生物活性天然产物的合成。