近年来,过渡金属催化的碳氢键官能团化反应受到广泛关注。传统合成方法很难在特定位置,特别是惰性碳位置进行官能团化,因而它作为一种十分实用且高效的策略被合成化学家应用于天然产物和药物分子的合成中。然而,要利用这种高效合成策略合成天然分子或者药物分子砌块也存在一定的挑战。惰性碳氢键本身能垒较高,并且要实现在众多相似化学环境的化学键中识别出特定的碳氢键进行官能团化也是极为困难;因此,要实现惰性碳氢键的直接宫能团化就需要引入导向基团对反应的位点选择性和立体选择性进行精准控制,为目标天然分子或药物分子的合成提供有力保障。本论文以导向惰性碳氢键官能团化对天然产物的合成来展开,具体包括如下:1.铑催化羟基导向的插炔环化反应合成多环喹啉结构以羟基为导向基团,通过铑催化碳氢键官能团化/环化/内酯化一步高效构建了四环吡喃[2,3,4-de]喹啉衍生物。该反应条件温和,底物普适性好,具有很好的官能团容忍性。各种取代的炔醇、对称烷基乙炔、对称芳基乙炔、杂环乙炔都能作为有效的炔基化试剂。该反应为以4-羟基喹啉为原料,为具有重要生理活性的多环喹啉结构的合成提供了一个直接、原子经济性高的方法。2.钯催化8-氨基喹淋导向的C(sp3)-H键酯化反应合成天冬氨酸、谷氨酸衍生物以8-氨基喳啉为双齿导向基团,通过Pd(Ⅱ)/Pd(Ⅳ)催化循环,发展了甲基和亚甲基的酯化反应。一系列的操作简便、廉价易得的氯甲酸酯被用作酯基来源。该反应具有很高的官能团耐受性,能够对氨基酸和脂肪酸进行衍生化。相对于Pd(Ⅱ)/Pd(0)催化途径的插羰反应,此反应提供了一个全新的反应模式。同时,这种方法能够高效和高立体选择地合成手性天冬氨酸、谷氨酸衍生物,其可能用于复杂分子的合成之中。3.钯催化氨基酸导向的不对称炔基化反应克级形式合成(+)-Isoschizandrin和(+)-Steganone联芳环丁二烯是一类具有独特的轴手性结构和重要的生理活性的天然产物骨架。利用钯催化不对称炔基化的方法合成了 一系列含炔基的轴手性联芳化合物(upto 99%yield,up to>99%ee)。手性叔亮氨基酸作为一个高效、催化量、瞬态手性辅基。为展示其合成方法的实用性我们对两个明星分子(+)-Isoschizandrin和(+)-Steganone进行了克级形式合成。相对于之前报道的合成方法,该方法具有步骤简短,总收率高,立体选择性好等特点。