含氮化合物在天然产物和人工合成的化合物中随处可见。构建C-N键一直是合成化学中非常重要的反应,也一直是有机合成化学中充满活力的研究领域。C-H键是自然界中最丰富的化学键之一,通过C-H键活化直接形成C-N键是近年来发展最迅速的研究领域之一。相比于传统构建C-N键的方法,过渡金属催化C-H键活化直接官能团化形成C-N键有着诸多优势,如合成步骤简单,原子经济性好,符合绿色化学理念。苯并噻唑衍生物具有显著的生物活性和荧光特性,在合成化学、材料化学以及药物等相关领域应用广泛。2-芳基苯并噻唑类化合物具有具有良好的药理作用,如抗癌、抗菌、抗炎、抗惊厥及抗氧化等。同时,这类化合物也是药物合成中重要的中间体。因此,苯并噻唑类化合物的合成一直以来都是有机合成工作者的研究热点。基于本课题组及其他课题组报道的过渡金属催化的2-芳基苯并噻唑邻位官能化反应,本论文围绕2-芳基苯并噻唑衍生物官能团化反应及其应用展开研究。第一章介绍了过渡金属催化C-H键活化硝基化反应和酰胺化反应研究进展。第二章我们研究了铑催化2-芳基苯并噻唑邻位C-H键活化酰胺化反应。这种转化的特点是其效率高,无需外加氧化剂,避免了传统路径的硝化、氨化和酰胺化三步反应。此外,部分产物在固态下表现出明亮的白光发射性能。第三章我们研究了钌催化2-芳基苯并噻唑和2-芳基噻唑间位选择性C-H键硝基化反应。该催化体系可兼容多种官能团,以Cu（NO₃）₂·3H₂O为硝基源,获得产率良好的间硝化产物。并且该硝化反应可在克级规模上进行,并有望用于合成治疗人类非洲锥虫病的先导物。此外,我们还尝试通过机理研究证明该反应可能是经历了Ru-C（sp²）σ-H键协助亲电芳香取代和银引发自由基的过程。