C-H键直接官能团化反应因为具有原子经济性，步骤经济性，高效性等优势，在过去十几年中得到了化学界的广泛关注。利用过渡金属参与活化特定位置的惰性C-H键，可以很好地克服C-H键官能团化反应中反应性和选择性问题。然而，目前C-H键活化反应研究主要集中于贵重金属钯，铑，铱等。昂贵的价格和较高的毒性限制了贵金属催化的C-H键活化反应的应用前景。第一排廉价过渡金属铜在地壳中储量丰富，价格低廉，同时对人体的毒性也相对较低，是一种较为理想的C-H键活化反应的催化剂。本论文主要围绕廉价金属铜参与的惰性C(sp2)-H键活化反应进行研究，发展了一种高效双配位导向基团（噁唑啉酰胺）参与辅助铜活化芳环邻位C-H键，并进行一系列后续官能团化反应。我们发展的新型铜参与的惰性C(sp2)-H键活化反应条件温和，体系简单，不仅可以避免贵金属钯，铑的使用，更重要的是，利用金属铜特殊的反应性，可以完成一些目前贵金属无法实现的重要C-H键官能团化反应。此外，我们还发展了一类单齿噁唑啉配体来促进铜参与的C(sp2)-H键活化反应，初步实现了含弱配位导向基底物的邻位C-H键官能团化，为此领域的配体的发展以及实现更为广泛的弱配位底物的C-H键官能团化反应打下了基础。　　论文主要包括以下七部分工作:　　第一部分铜(Ⅱ)促进的芳环/杂芳环邻位C(sp2)-H键胺化反应　　该工作首次发展了以噁唑啉酰胺作为导向基团辅助铜参与芳环C(sp2)-H键活化反应，实现了惰性C(sp2)-H键与自由胺之间的交叉脱氢偶联反应来构筑C-N键。该反应底物普适性较为广泛，可以兼容一系列磺酰胺，酰胺，芳胺，杂芳胺等胺源。此外，较为广谱的杂环兼容性使得该反应在合成中具有较高的应用价值。　　第二部分铜(Ⅱ)促进的芳环邻位快速C(sp2)-H键三氟甲基化反应　　该工作利用亲核性三氟甲基试剂TMSCF3实现了芳环邻位C(sp2)-H键的三氟甲基化反应。该反应成功避免了使用贵金属钯以及较为昂贵的Umemoto试剂。值得注意的是，此反应异常高效，仅需三十分钟即可完成转化。初步的机理研究表明反应中可能存在AgCF3活性中间体。　　第三部分铜(Ⅱ)参与的（杂）芳环邻位C(sp2)-H键炔基化反应　　该工作发展了一种铜参与的芳环C(sp2)-H键与端炔C(sp)-H键的交叉脱氢偶联反应来构建芳炔片段，克服了贵金属催化惰性C-H键炔基化反应必须依赖活化炔基试剂的局限。反应底物广谱，可以同时兼容芳基以及烷基取代的端炔，是一种较为实用的Sonogashira偶联反应替代方法。　　第四部分铜(Ⅱ)催化的芳环C(sp2)-H键与芳基硼试剂的交叉偶联反应　　该工作首次以20mol％-40mol％的醋酸铜为催化剂，实现了芳环C(sp2)-H键与芳基硼试剂的交叉偶联反应，为联芳基片段的构建提供了一种简便直接的方法。导向基团可以通过简单反应顺利转化为硫酯，醛基，羧酸。反应中芳基硼试剂的转金属过程为环铜中间体的存在提供了间接的证据。　　第五部分铜(Ⅱ)参与的膦酰胺C(sp2)-H键胺化及羟基化反应　　该工作成功将我们发展的铜参与的C(sp2)-H键活化体系扩展至膦酰胺底物上，实现了膦酰胺C(sp2)-H键胺化及羟基化反应。反应产物可以转化为相应氮膦以及氧膦配体。此外，还可利用手性噁唑啉导向基团立体选择性地构建膦中心手性。　　第六部分单齿噁唑啉配体协助铜参与C(sp2)-H键羟基化及胺化反应　　该工作发展了一种单齿噁唑啉配体可以明显促进铜参与的惰性C(sp2)-H键羟基化及胺化反应。在该配体的辅助下，我们首次完成了铜参与的单齿弱配位类型底物的C(sp2)-H键活化反应。配体的有效性也为更为广泛的弱配位底物的C-H键活化反应的实现提供了借鉴。　　第七部分室温下钌(Ⅱ)催化芳环/杂芳环邻位C(sp2)-H键胺化反应　　该工作发展了一种金属钌催化的C(sp2)-H键胺化反应。利用OBz保护的仲胺为胺源，室温下可以实现C-N键的高效构建，丰富的杂环兼容性使得此反应在药物化学中有潜在的应用价值。此外，我们还通过核磁完成了环钌活性中间体的鉴定。