烯烃是有机合成中用途广泛的中间体,它来源广且易获得,在材料、药物、化妆品和农用化学品的生产研发中具有重要作用。过渡金属催化烯烃区域选择性官能团化反应能够从简单易得的原料化学品出发,快速构建具有复杂分子结构的化合物,为多种功能有机分子的合成提供了便利,是有机合成领域的重要工具之一,也是近年来的研究热点。烯烃的官能团化反应包括氢化官能团化反应,双官能团化反应以及多官能团化反应。本论文第一章介绍了廉价金属镍催化烯烃氢化官能团化反应的研究进展,包括镍催化烯烃的氢硼化、氢硅化、氢羧基化、氢氰基化、氢化烯基化、氢化芳基化以及氢化烷基化。传统有机金属试剂对空气氛围和水分环境敏感,通常需要在严格的惰气氛围下进行预制备,相应的生产成本高且储存不易。这些问题影响了人们对有机金属试剂的使用意愿。镍催化烯烃氢化官能团化策略的发展,一定程度上缓解了人们对于有机金属试剂的依赖。该策略原位生成有机镍试剂,再进行下一步的偶联反应,具有底物范围广、反应条件温和官能团兼容性强等诸多优点。在20世纪90年代初,亚磷酸酯作为不对称Rh催化氢甲酰化反应和Cu催化1,4-加成反应的合适配体而出现。近年来,手性含膦化合物已经成为配位化学及药物化学中重要的中间体或目标分子。在本论文的第二章中,我们通过烯烃氢化烷基化策略报道了一例镍催化烯烃与α-膦原子烷基溴化物的不对称偶联反应,在膦原子α位构建了手性C(sp3)-C(sp3)键。我们一方面提出了含膦基团可作为镍催化不对称自由基偶联的导向基,另一方面也展示了手性含膦化合物基于易得烯烃的直接合成路径。我们认为该反应在药物化学和配位化学领域具有广泛的应用前景。有机硼试剂是重要的有机合成砌块,含硼化合物本身也是重要生物功能分子。烯烃的硼化官能团化反应在可在一步合成反应中同时引入C-B键及其他官能团,在催化剂及配体控制下还可以实现区域及立体选择性,这为复杂含硼有机分子的合成提供了捷径。在本论文的第三章,我们对铜催化三组分的烯烃硼化官能团化反应进行了介绍,并进一步详细阐述了我们在该领域发展的铜催化乙烯基芳烃区域选择性硼化氰基化反应。我们以二甲基丙二腈(DMMN)为氰基试剂,首次实现了铜催化乙烯基芳烃(非共轭二烯)的硼化苄位氰基化反应。并且氰基和硼酸酯都可以进一步衍生化,为合成复杂有机结构的化合物提供了通用的路径。单氟代烯基作为一类重要的含氟基团,是一种肽键生物电子等排体,其相比于酰胺键具有独特的性质。在本论文的第四章,我们报道了一例镍催化氟代烯基硼酯与烷基卤化物的Suzuki偶联反应。该反应具有良好的官能团兼容性和良好的Z-选择性,在温和的反应条件下,可方便、高效地将此前存在困难的一级烷基碘化物、一级以及二级烷基溴化物进行单氟代烯基化转化。我们通过廉价金属Ni、Cu催化烯烃官能化策略,实现了 C(sp3)-CN键、C(sp3)-B键、C(sp2)-C(sp3)键以及手性C(sp3)-C(sp3)键的构建,获得了一些极具应用潜力的化合物,如:具有α-碳手性的烷基膦酸酯或烷基二苯基氧膦化合物、苄基氰硼化合物以及一级烷基取代的Z-单氟代烯烃。此外,我们成功的拓展了镍催化不对称自由基偶联反应的导向基范围。但是,一些问题仍然存在,例如苄基氰硼化物的手性控制还未实现,α-全碳中心的手性膦化物也有待进一步研究。这些问题也是我们需要进一步研究的难点。