本论文中,我们报道了首例金催化的sp3C-H键和sp2C-H键的氧化偶联反应；研究了铜催化的通过C-H/N-H键的活化合成多取代脲素的衍生物；发展了催化剂控制的α-重氮酯的可调控膦化反应,进一步拓展了有机小分子和金属在有机合成中的不同催化性能。此外,我们报道了三甲基镓促进的α-羟基酯的合成,丰富了三甲基镓在现代有机合成中的应用。本论文的研究工作主要包括：第一部分：金催化的通过C-H键活化的醇与氮杂环的氧化偶联反应C-C键的构建能够在复杂化合物的关键合成步骤中发挥重要的作用,是有机化学研究中的最重要的课题。利用C-H键的活化来形成C-C键是一种非常有前景的策略,能够避免底物的预活化。最近,均相金催化剂催化的C-C键的形成,在复杂化合物的合成中发挥了重要的作用,成为了当前有机化学研究的热点。尽管金催化的C-H键活化已有文献报道,但是集中在sp3C-H/sp3C-H, sp C-H/sp2C-H和sp2C-H/sp2C-H键活化的氧化偶联反应。而对于金催化的sp3C-H键和sp2C-H键活化的氧化偶联反应,目前为止还没有报道。因此,我们发展了氯金酸催化的醇的sp3C-H键与氮杂环的sp2C-H键的氧化偶联反应,反应使用了环境友好的氧化剂过氧叔丁醇,为氮杂环化合物的酰化反应提供了一种新颖的合成路线。第二部分：铜催化的C-H/N-H键活化的多取代脲素的合成N-甲酰基脲素是具有生物活性的一种重要结构单元,在许多化合物中都有发现。最近铜催化的C-H键活化的氧化偶联反应获得了广泛的研究,尤其是在合成具有生物活性的结构单元方面得到了广泛的应用。例如通过铜催化的苯甲醛衍生物与酰胺的去氢偶联反应,合成了一系列的咪唑衍生物。因此,我们利用C-H键活化的方式从两个不同的酰胺(N-甲氧基苯甲酰胺和甲酰胺)出发构建N-甲酰基脲素。反应操作简单,原料易得,反应条件温和,为多取代脲素的合成提供了一条新颖、高效的合成路线。第三部分：催化剂控制的α-重氮酯的可调控膦化反应本章我们发展了通过有机小分子DBU和金属铜控制的α-重氮酯的可调控膦化反应。通过N-P键和C-P键的形成,为含膦有机化合物的合成,提供了一种有效的合成方法。当用有机小分子DBU作催化剂时,能够选择性的形成N-P键,而当用铜作催化剂时,能够单一的形成C-P键,反应具有高度的选择性。反应通过小分子和金属催化剂实现了对α-重氮酯反应活性的有效调控。这种新型的合成方法为含膦化合物的合成提供了有效的合成方法的同时,也为有机小分子和金属催化剂调控的反应提供了借鉴。第四部分：三甲基镓促进的α-羟基酯的合成金属有机试剂对α-酮酯的加成反应,为α-羟基酯的合成提供了一条直接的合成方法。α-羟基酯是一种有用的结构单元,在许多具有生物活性的有机化合物和一些自然产物中都有发现。最近金属有机镓化合物的研究得到了广泛的关注,许多课题组报道了金属有机镓化合物在有机方法学中的应用。丛于我们课题组以前的工作,我们发展了三甲基镓促进的芳基炔衍生物对α-酮酯的亲核加成反应。该方法适用于芳香的和脂肪的α-酮酯,底物具有普适性。反应过程不需要额外的Lewis酸和Lewis碱,反应产率高,条件温和。该方法丰富了α-羟基酯的合成方法和三甲基镓在现代有机合成中的应用。