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过渡金属催化芳环C-H官能团化合成含氮杂环类化合物的研究已经较为广泛。相比之下,其理论研究的发展稍显滞后,反应机理的很多细节问题尚不明确。在本文中,主要采用了密度泛函理论(DFT)B3LYP计算方法、对Cu/Pd过渡金属配合物催化C-H键胺化反应机理进行详细的理论研究。在第三章中,分别探讨了Cu(OAc)2和[Pd Cl2(Ph CN)2]催化N-苯基苄脒合成2-芳基苯并咪唑的反应机理。计算结果表明:1、Cu(OAc)2催化体系中反应为四步串联反应,首先,Cu(II)通过CMD机理活化芳环上的C-H键。其次,Cu(II)中间物被氧化成Cu(III)。然后,亚氨基去质子化。最后是Cu(III)的还原消除;2、Cu(OAc)2催化体系研究结果表明芳环上C-H活化与Cu(II)氧化具有相同的势垒;3、[Pd Cl2(Ph CN)2]催化体系中,首先Pd(II)通过CMD机理实现芳环上的C-H键活化。其次,Pd(II)发生还原消除反应,分子内C-N键形成。最后是亚氨基N上H的活化;4、[Pd Cl2(Ph CN)2]催化体系中没有形成Pd(III)中间体。在第四章中,对醋酸钯催化CO/异腈参与的分子内C-H官能团化反应机理进行了理论研究。由于CO和异腈的等电子体性质使它们在机理上存在一定相似之处,对于CO和异腈体系而言:(1)C-H活化步都是按照anagostic中间体机理进行;(2)CO插入和异腈插入分别是两体系中的决速步;(3)C-H活化反应均是通过Pd(II)完成,CO/异腈插入均是通过Pd(III)完成。另外,CO体系中C-H活化是反应机理第一步,而异腈体系中则是亚氨基去质子化后再发生C-H键断裂。究其原因在于:两体系中的氧化剂不同。对于异腈体系来说,Pd(II)的氧化是一个强吸热过程,会抑制C-H键断裂最先发生,而倾向于先发生亚氨基去质子化。而CO体系与之相反,氧化步的低吸热会促使C-H键活化反应最先发生,从而有利于CO的插入。