不饱和烃化合物（包括烯烃、炔烃和芳烃等）是石油化工以及煤化工中的大宗重要产品，是国民经济的重要物质基础和我国可持续发展不可或缺的物质资源。从科学发展角度看，不饱和烃的官能化反应极大地推动了人类物质文明的进步，一直是新物质创造科学研究的前沿和核心。迄今为止，已经有9个诺贝尔化学奖与不饱和烃的物质转化密切相关，其中2005年获得诺贝尔奖的“烯烃复分解”研究更突出了“高效、原子经济性和环境友好”等要素在不饱和烃物质转化中的重要性和前沿性。2010年获得诺贝奖的“Heck反应”已经成为合成取代烯烃的重要途径，在天然产物全合成及药物合成上得到广泛的应用。过渡金属催化烯烃的转化反应中Heck反应和Wacker反应占有举足轻重的地位。钯催化的Wacker过程是第一个钯催化反应在工业上的成功应用的案例；钯催化的Heck过程也获得2010年化学诺贝尔奖并且近年来氧化Heck反应也得到迅猛的发展。Beta-H消除是金属有机化学中金属催化剂脱离底物分子的一个重要途径，也是Heck反应和Wacker反应共同的基元步骤，同时烷基金属物种的beta-H消除也是一个非常迅速的过程。本研究论文主要包含以下两个方面的内容：1）抑制烷基金属物种的beta-H消除实现烷基金属物种的官能团化，即论文的第一部分烯烃的双官能团化；2）控制beta-H消除的区域选择性，通过选择性beta-H消除达到构建beta-芳基酮醛的目的。在此背景下，本论文系统地研究了过渡金属催化的烯烃的氧化官能团化反应，发展了一系列环境友好的操作简单的高效的氧化方法学。本研究论文的具体内容如下：(1)铜催化烯烃的氧化碳酯化反应：Pd或者Os催化的烯烃的氧化双官能团化反应在实验室及工业上都获得了极大的应用。然而催化剂的高昂价格及毒性在某种程度上制约了它的进一步发展。发展廉价金属催化的氧气作为绿色氧化剂的烯烃双官能团化反应具有重要意义。我们成功实现了铜催化末端烯烃与酸酐的3+2氧化环化反应，一步构建了C(sp3)-O和C(sp3)-C(sp3)键。(2)钯催化立体选择性可调控的烯烃与炔烃的碳酯化反应：基于铜催化烯烃的碳酯化反应我们设计了钯催化烯烃分别与炔酸酯或者炔酰胺通过烯烃的碳酯化反应构建（Z）或者（E）--亚甲基-γ-丁内酯。研究结果表明通过简单的条件控制我们可以实现反应构型的反转。另外值得指出的是-亚甲基-γ-丁内酯骨架广泛存在于各种生物活性分子及药物分子中，如穿心莲内酯，倍半萜等。(3)钯催化非活化烯烃的碳酯化和碳醚化反应：我们发展了一种高效方便的电性非偏移烯烃与炔酰胺的碳酯化和碳醚化反应。反应研究结果表明末端烯烃的远程官能团和炔酰胺中的酰胺同时和反应过程中产生的烷基钯物种配位从而抑制beta-H消除继而实现还原消除。通过调节远程官能团在烯烃中的位置我们可以高选择性地实现非活化烯烃的碳酯化或者碳醚化反应。反应提供了一种高效地合成多官能化的-亚甲基-γ-丁内酯，四氢呋喃及六氢吡喃骨架的方法。(4)钯催化脱羧氧化偶联反应：自从1961年Nillsoon报道了首例铜催化的芳基羧酸与硝基碘苯的交叉偶联反应后，羧酸衍生物越来越多地被人们用作反应的的亲核试剂。在钯催化的脱羧Heck反应的启发下，我们设计了芳基羧酸与烯丙醇在碳酸银作为氧化剂的条件下构建一系列的beta-芳基酮醛类化合物。机理研究表明该类反应通过氢的迁移来实现选择性beta-H消除。(5)基于传统的Heck及Wacker转化设计新型的氧化偶联反应：在传统的Heck反应当中，烯烃通常需要是活化的烯烃如丙烯酸酯类化合物，没有竞争性的beta-H消除。当普通烷链状烯烃用于这类反应时通常得到没有选择性的beta-H消除产物。而在Wacker反应过程中，烷基钯中间体会通过迁移实现氧原子上氢的消除。将两者结合起来我们通过杂环的C-H活化，或者脱磺酰腙得到芳基亲核试剂，并成功地实现了这类亲核试剂通过选择性beta-H消除得到相应的beta-芳基酮化合物。(6)铑和钌催化芳烃的氧化烷基化反应：铑和钌催化剂目前在导向基团定位的邻位碳氢官能团化反应中吸引着越来越多的研究兴趣。我们使用钌和铑催化剂实现了非活化芳烃的邻位碳氢活化产生芳基金属物种，在氧化剂存在的条件下实现与烯丙醇的氧化烷基化反应。值得指出的是反应具有很好的选择性和官能团兼容性。并且意外地发现当烯丙醇与N-Ac苯胺在甲醇作为溶剂的反应条件下1,2-二氢吲哚是反应的主要产物。