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碳氢键活化反应因其具有原子经济性和环境友好的优点,引起了合成化学家的浓厚兴趣,已被广泛应用于药物分子、天然产物及功能材料的合成中。其中,过渡金属催化的辅助基团导向的C-H键官能化由于区域选择性好,反应活性高而成为目前有机合成的热点研究领域,为高效和立体选择性地构筑药物分子和生物活性分子提供了新途径。本论文研究了辅助基团导向的芳烃C(sp2)-H活化反应。主要内容如下：1.钯催化硫醚导向的芳烃邻位C(sp2)-H芳基化反应硫醚是广泛存在于生物活性分子和天然产物分子中的重要官能团。硫醚配位的金属化合物也被用于功能材料和催化剂。然而有关硫醚作为辅助导向官能团在过渡金属催化的C-H键活化反应中的研究鲜有报道。联苯类化合物是有机化学中的重要结构单元,发展有效构筑联苯的方法是有机合成中的热点研究课题。本论文以芳基氟硼酸钾作为芳基化试剂,研究了钯催化硫醚导向芳烃邻位C(sp2)-H芳基化反应,提供了高效合成联苯类化合物的新方法。硫醚官能团可以很方便地转化为其它官能团或者移除。分子间的同位素效应(KIE)研究表明C(sp2)-H键的断裂可能是该反应的决速步。2.钯催化的α-甲酰甲酸与2-芳基氧吡啶C(sp2)-H脱羧酰基化反应过渡金属催化的脱羧偶联反应是构筑C-C的常用策略。a-甲酰甲酸作为酰基负离子来源被广泛用于脱羧偶联反应中。本论文研究了钯催化的2-芳基氧吡啶C(sp2)-H与α-甲酰甲酸脱羧酰基化反应。在此反应中,2-芳基氧吡啶芳环上邻位C(sp2)-H被酰化,以中等到良好的收率得到二芳基酮类化合物。吡啶导向基团可以很方便地移除从而得到重要有机化学中间体2-羟基二芳基酮类化合物。分子内的同位素效应(KIE)研究表明C(sp2)-H键的断裂可能是决速步。3.铑催化芳基乙酰肼与贫电子烯烃合成2,3-二氢-1H-吲唑吲唑是一类重要的杂环,是抗癌、消炎、抗艾滋病毒和镇吐等药物分子的关键骨架,因此吲唑合成方法的研究一直是有机合成工作者关注的课题。本论文研究了铑催化芳基乙酰肼与贫电子烯烃合成2,3-二氢-1H-吲唑的反应。通过C(sp2)-H键的直接官能化,乙酰苯肼与贫电子烯烃高立体选择性的反应生成2,3-二氢-1H-吲唑。该产物在温和的酸性反应条件下半小时即转化为1H-吲唑。本研究提供了一种高效实用的合成2,3-二氢-1H-吲唑和1H-吲唑的方法。