过渡金属催化的C–H键活化反应因具有高效简洁、原子经济性及步骤经济性等特点一直是有机合成领域研究的热点。C–H键活化可以从简单底物出发快速有效地构建结构新颖的复杂化合物库以便进行药物活性筛选,因而已经成为药物化学和有机合成化学工作者不可或缺的重要工具。近年来,过渡金属铜催化或介导的C–H键官能团化反应,因铜具有绿色低毒及价格低廉等优势引起了化学家们极大的研究兴趣。发展铜催化或介导的C–H键官能团化反应,降低了C–H键官能团化的成本,丰富了C–H键官能团化的多样性,提高了C–H键工业化应用潜力。本论文主要通过对廉价过渡金属铜催化或介导的芳烃C–H键官能团化反应和铑催化的C–H键活化串联螺环化反应构建结构新颖的螺环化合物两个方面进行研究。本文主要包括以下工作:第一部分铑(Ⅲ)催化经C–H键活化/卡宾插入/罗森重排序列高效合成螺环吲哚酮骨架该工作利用铑(Ⅲ)催化的丙烯酰胺与重氮吲哚酮类化合物经烯烃C(sp~2)–H键活化/卡宾插入/罗森重排和亲核加成步骤实现C–H键活化多米诺环化反应,构建螺环吲哚酮骨架化合物。该反应条件温和,底物普适性广,对药物分子的后期多样化修饰进一步证明了该反应的综合实用性。第二部分铜催化草酰胺导向的邻位C–H键胺化反应该工作发展了铜催化的草酰胺导向苯胺类衍生物的C–H键胺化反应。该反应使用空气作为唯一氧化剂且不需要任何添加物。反应显示出优异的官能团耐受性并且可以兼容很多杂环胺,包括吲哚、苯并噻吩、苯并噻唑、喹啉、异喹啉和喹喔啉等,同时药物的后期多样化修饰证明了该反应的综合实用性。第三部分铜介导的弱配位导向的(杂)芳烃C–H键硫醚化反应该工作利用苯甲酰胺作为弱配位导向基团,通过铜介导的C–H键活化实现了苯甲酸类衍生物的硫醚化反应。该反应条件简单,具有很好的底物普适性并且可耐受很多杂环化合物,这也预示着该反应具有很好的合成利用价值。