通过C(SP2)-H键的官能团化策略来实现新的C-C的构建,由于不需要预先引入官能团,相比于传统的偶联的方法,表现出更好的原子经济性和步骤经济性,大大减少了废弃物的排放。要实现C(SP2)-H官能团化,最常用的一种策略是在过渡金属的作用下,在导向基团的协助下实现对C-H键的插入和发生后续的一系列的转化。近些年来,作为一种替代性的策略,通过重氮化合物来实现C(SP2)-h键的官能团化的研究却相对较少,人们需要更多的研究来加深对这一反应的理解和认识。本论文以利用重氮化合物来实现C(SP2)-h键的官能团化为中心,发展了几类新颖,高效和富有吸引力的化学转化,拓展了人们对这一反应的认识,同时也为一系列天然产物,药物分子和生物活性分子的合成提供了一种潜在的高效的合成方法。具体研究内容包括以下四部分:一、苯酚高选择性的C(SP2)-H键的官能团化苯酚是一类极其重要的结构单元,广泛存在天然产物,生物活性分子,药物分子以及聚合物中。据统计目前苯酚的种类已经超过四百万种。此外,苯酚还是一个灵活多变的有机合成子,可以进行一系列丰富多样的有机转化。因此,发展基于苯酚的高选择性的C-H键的官能团化策略具有非常重要的意义。我们利用金独特的亲碳特性和酚羟基的导向作用,通过和重氮化合物进行反应,实现了苯酚高化学选择性和区域选择性的对位C-H键的官能团化。随后,我们对这一反应的机理进行了进一步的研究以加深对这一反应的认识。通过DFT计算,控制试验和相关的动力学试验发现这一反应是一个两分子水协同的[1,3]-H迁移的过程,O-H插入是动力学控制的过程,而C-H插入则是受热力学控制的。苯酚邻位高选择性的C(SP2)-H键的官能团化一直以来是我们关注的另一个目标。相比于对位,邻位具有相似的亲核性但是具有更大的位阻。这也使得当苯酚和亲电试剂进行反应时通常得到的是以对位取代为主的产物。因此相比于对位,苯酚邻位高选择性的C-H键的官能团化具有更大的挑战性。我们在双功能团催化剂(C6F5)3B的作用下,通过氢键作用将重氮导向到苯酚的邻位,同时利用其强的Lewis酸性活化重氮,从而实现了苯酚邻位高选择性的C-H键官能团化。此外,初步的机理研究表明,氢键作用确实在邻位C-H键官能团化中发挥了至关重要的作用。二、金催化的季碳中心的构建季碳中心广泛存在天然产物,药物分子中。由于季碳中心的立体位阻效应,尽管付出了大量的汗水,直至目前,季碳中心的高效构建依旧是一个有着很大挑战性的课题。因此,发展高效的构建季碳中心的策略近来受到了化学家们越来越多的关注。基于前面研究结果,我们知道在金的催化下,富电子芳烃和重氮化合物发生反应,可以产生一个含有一个高活性的烯醇金中间体,我们通过对这一中间体的捕获,从而合成含有一些列含有连续两个四取代立体中心,其中包含一个全碳季碳中心的茚醇和四氢萘酚。三、萘酚高选择性C-H键的官能团化作为我们研究工作的一个延续,我们在实现苯酚高选择性的邻对位C-H键官能团化后,我们也希望实现萘酚位点可调控的C-H键的官能团化。我们利用金卡宾亲碳的特性,通过配体的调控实现了高选择性的1-萘酚邻对位的C-H键官能团化。此外,我们也成功实现了 2-萘酚邻位C-H键官能团化。四、铁催化的高选择性C-H键的官能团化利用重氮化合物,发展廉价金属催化的酚类化合物的直接C-H键官能团化,一直是我们希望实现的梦想。通过不断的努力,我们成功实现了铁催化的1-萘酚邻位C-H键官能团化,此外,我们也实现了邻取代的苯酚邻位C-H键的官能团化,这一底物利用(C6F5)3B催化剂是很难得到的。