过渡金属催化的碳氢键官能团化反应具有原子经济性、步骤经济性等优点,极大地推动有机合成方法学的发展。尽管如此,从碳氢键出发直接构建碳碳键以及碳杂键仍然面临着两大问题:反应活性低和区域选择性差的难题。苯环作为基本骨架,广泛存在于药物分子及天然产物中,因此,发展新型、高效的反应策略,区域选择性地实现芳环上碳氢键官能团化反应,是化学家们亟待解决的难题。本论文主要围绕含氮杂环化合物的区域选择性碳氢键官能团化反应进行探索,发现通过催化剂调节,能选择性地实现芳香族化合物对位烷基化反应以及邻位碳氢键活化/环化反应。本文的主要内容包含以下四个部分:第一部分,综述了近年来过渡金属催化,芳香族化合物的对位碳氢键官能团化反应,并对这类反应模式以及优缺点进行分析,另外阐述通过邻位碳氢键活化/环化策略,构建五元到八元环状化合物的反应实例。第二部分,发现四苯基卟啉铁[Fe（TPP）Cl]为催化剂时,以廉价易得的2,2-二氟-2-溴乙酸乙酯为自由基源,能首次实现联芳基嘌呤、联芳基吡啶、联芳基嘧啶等多种杂环芳烃的对位二氟烷基化反应。该反应具有底物适应性广、产率优良、对位选择性高等特点。初步的机理研究表明,铁络合物不仅活化芳环,而且能利用自身TPP配体的空间效应,改变芳环上邻位、间位的空间环境,诱导二氟乙酸乙酯自由基与芳环反应时,发生在对位（位阻小）,为实现位点选择性的碳氢键官能团化反应提供了新思路。第三部分,以嘧啶为导向基团,2-溴-2-氰基丙酸乙酯为自由基源,在过渡金属对伞花烃二氯化钌二聚体催化下,实现了苯胺衍生物的对位烷基化反应。该反应不仅直接引入有价值的氰基官能团,而且构建了广泛存在于药物分子中的a-芳基乙腈骨架。最后,应用N-甲氧基酰胺为氨基化试剂,首次以过渡金属铱为催化剂,一锅法构筑喹唑啉类化合物。该反应具有反应条件温和,官能团兼容性好,底物适用范围广的优点。另外,加巴喷丁、丙磺舒等药物分子可以简便地转化为相应的胺化试剂,一步得到具有多个生物活性基团的复杂分子,为构建含喹唑啉骨架的生物活性分子库,提供一种简洁策略。