过渡金属催化的偶联反应是形成C-C和C-X最有效的方法之一。近年来,C-H键官能团化反应已经成为合成化学中最热门的研究领域之一。C-H键活化反应不仅具有很高的原子经济性,而且展现了很好的区域选择性和较高的反应活性。本论文在前期工作基础上,研究了钌催化下C-H键的双叔丁酯基化反应以及异腈参与的芳环C-H键氰基化反应及磺酸酯基化反应。本论文主要包括以下几个部分:1、钌催化下芳环C-H键的双叔丁酯基化反应研究钌催化下C-H键的酯基化反应目前报道较少。我们首次使用廉价易得的二碳酸二叔丁酯作为酯基化试剂,成功地将其用于钌催化的芳环C-H键的双叔丁酯化反应。在该反应中,醛亚胺和各种含氮杂环(吡啶、嘧啶、吡唑等)都能作为导向基团,有效地合成一系列独特的二酯基化产物,并且相关产物能够转化成具有药效价值的3-羟基苯酞和异吲哚啉酮衍生物。在此基础之上,我们所发展的反应体系还能应用于邻位酯基取代的醛亚胺的叔丁酯基化反应,得到非对称的双酯化产物。2、铑催化下芳基/烯基C-H键的氰基化反应研究我们在课题组前期发展的吲哚氰基化反应的工作基础上,在铑催化下利用异腈作为氰基化试剂,实现了具有较高选择性和官能团兼容性的芳基嘧啶类化合物的C-H键氰基化反应。该反应条件还能够适用于烯烃的C-H键氰基化反应,得到相应的环烯基腈产物。进一步的机理研究表明,三级碳异腈(1-金刚烷基异腈和叔丁基异腈)的添加对该氰化反应十分关键。3、硫酸铜参与下C-H键的磺化反应研究文献报道的合成磺酸酯的方法一般需要多步反应、苛刻的反应条件以及使用特殊的试剂来实现。利用硫酸铜作为磺化试剂,卤代烃或二芳基碘鎓盐作为烷(芳)基化试剂,我们在研究中实现了富电子杂环(吲哚、氮杂吲哚、吡咯、吡唑和咔唑)的磺酸酯化反应。稳定的硫酸铜首次被用作廉价易得的磺化试剂,在反应中异腈被作为配体用于活化硫酸铜。该反应提供了一种合成磺酸烷基酯和芳基酯的高效方法,具有广泛的官能团兼容性以及操作简便、适用性广等特点。