过渡金属催化的C-H活化构建碳碳键、碳杂键的反应逐渐成为全世界化学工作者研究的重点和热点,同时也成为药物合成和功能分子合成中不可或缺的重要手段。随着过渡金属中,钯、铑、钌等贵金属催化的反应已经得到充足发展,廉价金属参与催化的反应也逐渐成为研究的热点。双齿配体作为导向基团参与的反应为这类廉价金属催化的C-H活化官能团化反应注入充分的活力,成为近十年来有机金属化学以及有机合成化学研究中心之一。另一方面,自由基作为一类亲电性和亲核性都非常强的活泼粒子,具有很强的反应活性,正是由于这种高反应活性,使得自由基作为偶联试剂参与C-H活化反应的报道并不多。寻找相对稳定且反应活性适中的自由基成为这一类反应研究的重点。本论文展开的的研究工作在于将通过光和热产生的自由基与双齿配体导向廉价金属促进/催化的C-H活化反应相结合发展了几类苯甲酸衍生物的烷基化反应。本论文分为四章,主要内容如下:（1）综述了近年来过渡金属催化的C-H活化官能团化反应和自由基参与的C-H活化反应的概况。着重介绍了廉价金属催化或促进的双齿配体导向的C-H活化官能团化反应的发展现状。（2）研究了光催化、铜促进、8-氨基喹啉导向的苯甲酸衍生物邻位碳氢活化全氟烷基化反应,以中等到良好的反应产率得到了2-全氟烷基苯甲酸衍生物。通过实验发现苯甲酸衍生物与这类全氟烷基自由基的碳氢活化反应受苯甲酸衍生物以及全氟碘代烷烃空间位阻比较明显,当邻位官能团取代的苯甲酸衍生物参与反应,产率有明显降低。同时随着全氟碘代烷烃的碳链增长,反应产率随之降低。通过同位素效应实验发现碳氢键的断裂是反应过程中的关键步骤。结合我们的实验数据和大量文献,我们提出了包括过渡金属促进历程和光催化循环相结合的可能机理。（3）探究了镍催化的基于8-氨基喹啉为导向基团的苯甲酸衍生物碳氢键活化甲基化反应。利用过氧化物经热均裂继而裂解形成的甲基自由基作为甲基来源,实现了苯甲酸衍生物的甲基化反应。通过对催化剂、碱等以及溶剂的筛选获得了此甲基化反应的最优反应条件,利用此条件实现了多种官能团取代以及多位点取代的苯甲酸衍生物高产率的甲基化,证明了过氧二叔丁基（DTBP）是一类有效、简便的甲基化试剂。同位素实验证实此反应碳氢键的断裂不是反应历程的决速步,结合实验数据和大量的文献报道,我们提出了镍催化的甲基化反应可能的反应机理。（4）发展了一种苯甲酸衍生物苄基化反应。利用过氧化物与甲苯类化合物的自由基交换获得苄基自由基,参与钴催化的苯甲酸衍生物的邻位碳氢活化反应,合成了一系列二芳基甲烷化合物——一类重要的医药中间体。通过对反应条件的筛选我们发现碱对反应的影响小,在无碱环境下能获得更高产率,最终我们得到了苯甲酸衍生物邻位碳氢活化苄基化反应的最优条件:1.0当量苯甲酸衍生物为起始物,20 mol%Co（acac）₂作为催化剂,2.0当量DTBP作为自由基引发剂,在甲苯类溶剂中,130 ^oC温度下搅拌6小时。对位取代的苯甲酸衍生物参与反应时将获得双取代产物,证明此反应对苯甲酸衍生物的空间位阻影响并不敏感。利用自由基捕捉实验验证了自由基历程,以及大量文献的报道,推断出了钴催化的苯甲酸衍生物邻位碳氢活化苄基化反应可能的反应机理。