过渡金属催化的碳氢键活化反应由于具其有良好的原子经济性、环境友好而受到人们的广泛关注。近年来,对于碳氢键活化反应的研究方兴未艾,而且碳氢活化反应也逐渐被应用到天然产物、药物分子及功能材料的合成上,大大缩短了反应的步骤,提高了反应的产率。目前对于碳氢键活化反应的研究主要分为两类：一类是直接的碳氢键活化即在过渡金属的催化下对含有活性较高的碳氢键进行活化；第二类是通过引入导向基团高区域选择性的实现碳氢键官能化。本论文主要围绕过渡金属催化的导向碳氢键活化反应开展研究,主要内容包括：1.铑催化的酯基导向的丙烯酸酯类化合物的碳氢烯基化反应发展了铑催化的酯基导向的sp2碳氢烯基化反应——高选择性合成1,3-二烯类化合物。各种苯乙烯均可以与2-芳基丙烯酸酯反应生成1,4-二芳基取代的1,3-二烯类化合物,而且当使用丙烯酸乙酯作为偶联试剂时,反应高立体选择性的得到单一目标产物。通过对产物进行单晶培养和单晶解析,确定其主要为(Z,E)型结构。反应机理的研究发现该反应碳氢键活化是一个可逆过程而且氘代实验排除了金属经氧化加成活化碳氢键的历程。2.铑催化的酯基导向的炔烃氢芳基化反应及多芳基取代萘酚类化合物的合成发展了铑催化的酯基导向的sp2碳氢键活化反应,通过条件控制可以选择性的实现炔烃氢芳基化反应得到苯酚衍生物邻位烯基化的产物及多步碳氢键活化得到多芳基取代萘酚类化合物。各种酚类衍生物均可以与二苯乙炔反应生成相应的烯基化产物和多芳基取代萘酚化合物,该反应的发现为合成具有II-共轭体系的新型功能材料提供了一种方法。3.钯催化的N,N-二甲氨基导向的碳氢键活化芳基化反应发展了钯催化的N,N-二甲氨基导向的sp2碳氢键活化芳基化反应。通过底物取代基的调控可以选择性的得到单芳基化或双芳基化的产物。各种碘苯均可以与N,N-二甲基芐胺反应得到目标化合物。在对反应的条件探索时,发现乙酸铜的加入可以大大提高反应的产率。通过合成反应可能经历的中间体对反应机理进行了探索,发现乙酸和乙酸铜可以共同促进反应的进行,而且XRD谱图分析发现银离子在反应中主要起到夺取碘离子的作用。4.钯催化的基于双导向的sp3碳氢键活化反应研究——高效合成3-位取代的脯氨酸发展了钯催化的脯氨酸3-位碳氢键官能化反应。通过在脯氨酸上引入保护基团和导向基团实现脯氨酸3-位的碳氢键芳基化及烷基化反应。各种碘代芳烃均可以与保护的脯氨酸反应以较高的产率得到相应3-位芳基取代的产物,而且改变反应的条件溴苯亦可以与其反应生成相应的目标化合物。另外碘代苯乙烯和溴代乙酸乙酯也可以作为偶联试剂与底物反应分别生成脯氨酸3-位烯基化和烷基化的产物。通过对底物的导向基团和保护基团的脱除得到了3-芳基取代的脯氨酸而且利用该方法实现了一种单氨基再攫取抑制剂的合成。