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过渡金属催化的碳-氢键直接官能化反应是构建碳-碳键及碳-杂原子键的非常重要的方法。该方法具有步骤简单、原子经济性高等优点,已成为有机化学中非常重要的合成手段。本论文主要研究了:(1)钌和钴催化的芳烃直接烯丙基化反应;(2)铑催化的基于碳-氢键活化策略的烯烃烷基化反应。第1章总结了过渡金属催化的芳烃烯丙基化反应和烯烃官能团化反应的研究进展。首先介绍了不同过渡金属催化的芳烃直接烯丙基化反应,并重点介绍了钌、铑、钴、钯、镍等催化的烯丙基化反应。随后介绍了过渡金属催化的烯烃各类官能团化反应的研究进展,包括基于烯烃碳-氢键活化的碳(sp2)-碳(sp)键、碳(sp2)-碳(sp2)键、碳(sp2)-碳(sp3)键和碳(sp2)-杂原子键的构建等。第2章介绍吡啶导向[Cp*RhCl2]2催化的烯烃与烯丙醇的氧化偶联反应。该方法基于碳-氢活化策略,可以从简单底物得到β-烯基醛或酮。吡啶导向的环状烯烃与非环状烯烃均能顺利地与烯丙醇反应;1-芳基和1-烷基取代的烯丙醇也能与不同的烯烃反应。该方法具有优秀的区域选择性,反应发生在烯丙醇的γ-位以及吡啶导向烯烃的cis-β位上。第3章介绍吡啶导向[Ru(p-cymene)Cl2]2催化的芳烃与烯丙胺的烯丙基化反应。对于2-苯基吡啶和苯环对位取代的2-芳基吡啶,反应发生在苯环的2,6-位,得到双烯丙基化产物;而对于苯环间位取代的2-芳基吡啶,根据取代基位阻的不同,可得到苯环邻位双烯丙基化产物或单烯丙基化产物。该方法可以兼容NO2,COOH,CF3,OH,OMe等官能团。芳香烯丙胺、脂肪烯丙胺以及羟胺等各类烯丙胺都能够用于该烯丙基化反应。此外,该方法也能用于吡唑及嘧啶导向的芳烃的邻位C-H烯丙基化。第4章介绍吡啶导向[Cp*Co(CO)I2]催化的芳烃与烯丙胺的烯丙基化反应。反应具有较高的选择性,芳环的邻位未取代的2-芳基吡啶,能选择性地得到单烯丙基化产物。该方法具有广泛的底物范围,同时可以兼容各种吸电子取代基和供电子取代基。嘧啶导向的吲哚在标准条件下反应,得到吲哚2位碳烯丙基化的产物。第5章介绍吡啶导向[Ru(p-cymene)Cl2]2催化的芳烃与烯丙醇的烯丙基化反应。2-苯基吡啶和芳环对位取代的2-芳基吡啶,反应后得到邻位双烯丙基化产物;芳环间位取代的2-芳基吡啶,根据取代基不同,可得到单烯丙基化产物或双烯丙基化产物。取代的烯丙醇也能与2-芳基吡啶反应,得到相应的烯丙基化产物。反应条件温和并兼容COOH,CF3,OH,OMe,COOEt等官能团。该方法同样适用于吡唑及嘧啶导向的芳烃的烯丙基化反应。第6章介绍吡啶导向[Cp*Co(CO)I2]催化的芳烃与烯丙醇的烯丙基化反应。反应具有广泛的底物范围,各种取代的芳烃均能与烯丙醇反应,以中等至优秀产率得到目标产物。反应发生在苯基的邻位,当有两个反应位点时,反应可以选择性地形成单烯丙基化产物。取代的烯丙醇参与反应时,得到烯丙醇γ位取代的产物。该方法也适用于吡唑导向的芳烃及嘧啶导向的吲哚类化合物的烯丙基化反应。