近年来,基于过渡金属催化惰性C-H键官能团化反应已经发展为有机化学的热点之一。该方法无需对底物进行预官能化,缩减反应时间与步骤,对环境友好,具有特异选择性等优点。其中,利用导向基团的杂原子与过渡金属配位,使过渡金属中心与目标C-H键的距离拉近、活化,形成环金属过渡态,进而实现芳烃邻位的C-H官能化反应。由于大环金属中间体环张力的影响,芳烃的远程C-H键官能化反应却很难实现。目前,在该领域实现远程C-H键官能团化的策略主要集中在利用各种配体辅助金属插入,但仍存在反应成本较高,选择性难以调控的问题。针对以上问题,本论文主要采用金属钌和硼催化,在廉价的羧酸或氨基酸配体辅助下,甚至不需要配体参与,实现芳烃的远程C-H键官能化反应,取得的主要研究结果如下:1、发展了以2-苯基吡啶和环己烯为原料,三（三苯基膦）二氯化钌（Ru（PPh3）3Cl2）为催化剂,过氧化二叔丁基（DTBP）为氧化剂,实现了选择性芳烃远程C-H键的间位烯丙基化反应。该体系兼容嘧啶、吡唑和嘌呤导向基团,反应条件温和,底物适应性广。在优化条件下,克级规模的反应也能得到良好的收率。使用动力学同位素实验,自由基捕捉实验等方法进行了深入的机理研究,初步证实该反应经历自由基反应。为芳烃间位的烯丙基的引入,提供一种简单、高效、使用的方法。2、以2-苯基吡啶和三溴甲烷（CHBr3）为原料,[Ru（p-cym）（OAc）2]为催化剂,N-乙酰-L-亮氨酸（Ac-Leu-OH）为配体,实现了选择性芳烃间位C-H键的甲酰基化反应。此反应以吡啶基为导向基、廉价易得的三溴甲烷为甲酰基化试剂,兼容吡唑、嘌呤等导向基团,通过该方法可快捷的得到间甲酰基化产物。通过对甲酰基的转化,可制备醇、醚、胺、腈、烯烃、卤素、羧酸及其衍生物等各种间位取代芳香族化合物。经深入的机理研究表明,钌催化循环的关键物种是五元环钌螯合物。3、以2-苯氧基吡啶和二氟溴乙酸乙酯（Br CF2COOCH2CH3）为原料,三氯化钌为催化剂,1-金刚烷甲酸（1-Ad COOH）为配体,氮气氛围下,实现了苯酚衍生物选择性间位C-H键的二氟烷基化反应。二氟溴乙酸乙酯为廉价易得的二氟烷基化试剂。通过初步机理验证实验,结果表明,该反应途经一个自由基历程。为构建具有潜在药物活性和功能性材料含氟苯酚衍生物提供了一种高效的合成途径。4、探索了无金属参与的芳胺衍生物对位C-H键官能化反应。以N,N-二甲基苯胺和α-芳基-α-重氮乙酸酯为原料,B（C6F5）3为催化剂,1,2-二氯乙烷（DCE）为溶剂,实现了无金属催化的芳烃对位C-H键烷基化反应。与已知的方法相比,该反应体系使用廉价的B（C6F5）3为催化剂,无需对底物引入导向集团,在一个简单,高效的条件下高收率得到对位烷基化目标产物。该体系具有原子经济性、绿色高效、高选择性、官能团耐受性好等优点。