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过渡金属催化的C-H键活化因其高效、经济的特点受到广泛关注,在有机方法学、天然产物全合成及药物化学领域得到广泛应用。近年来,利用C-H键活化的方式合成不同的杂环化合物常有报道。本论文基于Cp*Co(Ⅲ)和Cp*Rh(Ⅲ)的催化性质,发展了多种结构的杂环化合物的合成方法,对C-H键活化研究起到一定的推进作用。本论文的主要内容包括:1.总结了 Cp*Co(Ⅲ)催化C-H键活化的研究现状。我们从C-C键、C-N键以及C-X键形成三个方面对Cp*Co(Ⅲ)催化的C-H键活化进行了一个简略的概述,并且简单介绍了其催化的反应机理以及其与其他过渡金属相比的优缺点。2.Co(Ⅲ)催化烯胺酮导向的碳氢键酰胺化用于合成喹诺酮在本章我们发展了一种Co(Ⅲ)催化的烯胺酮导向的C-H键酰胺化反应,并基于该酰胺化产物合成出重要的杂环化合物-喹诺酮类,它广泛存在于多种药物分子结构中。与二氧恶唑酮发生C-H偶联及后续酰胺基脱酰基化使得喹诺酮顺利生成,而且该反应具有广泛的底物适用性。3.Rh(Ⅲ)催化的N-Boc苯肼导向的N-氨基吲哚合成在本章我们以N-Boc苯肼作为导向基团,在Cp*Rh(Ⅲ)的催化作用下与重氮酮酯发生偶联生成N-氨基吲哚。在该反应中,我们采用Boc这种易离去基团作为导向基,首次实现了吲哚1位游离氨基的一步合成。同时该反应也具有良好的底物适用性。4.Rh(Ⅲ)催化的N-Boc苯乙酮腙导向的N-氨基异喹啉酮合成本章详细阐述了 Rh(Ⅲ)催化的、N-Boc苯乙酮腙导向的C-H键官能团化反应,以重氮酯作为偶联试剂成功合成了N 氨基异喹啉酮结构。无论酸碱性条件该反应均可高效进行,而且底物适用性广泛。机理研究发现该反应是通过C-C键偶联、C-Nα键环化、N-Boc键切割等过程合成出无保护氨基异喹啉酮。