C-C键及C-X键的形成是有机化学领域重要的研究课题。传统的过渡金属催化反应,例如Ullmann反应、烯烃复分解反应、Negishi偶联反应、Kumada反应、Heck反应、Suzuki-Miyaura反应、Stille反应、Sonogashira反应和Buchwald-Hartwig交叉偶联反应等已经成为构建C-C键及C-X键的有效方法。然而,这些反应需要对起始原料进行预官能团化。如果能够实现直接碳-氢键官能团化,则更符合步骤经济、原子利用率高的绿色化学原则。近年来,过渡金属催化惰性碳氢键官能团化反应受到化学家的广泛关注。但是,由于Csp3-H键极性小、解离能高,而且很难被选择性的官能团化。针对这些挑战,本文以过渡金属催化的Csp3-H键的官能团化为目标,主要研究了过渡金属催化的腙α-Csp3-H键官能化和羰基α-Csp3-H键官能化。主要包括以下三部分内容：第一章：我们综述了近几年来关于过渡金属催化腙类化合物的反应。反应过程中涉及各种金属卡宾的迁移插入,包括铑卡宾、铜卡宾、钯卡宾、铁卡宾、钴卡宾和镍卡宾。根据迁移基团的不同,又可以分为以下几类迁移：苄基、芳基、烯丙基、烯基、环丙基、酰基和炔基迁移。我们还介绍了金属卡宾插入X-H (X=C, Si,N, O,S和P)键来构筑C-C键和C-X键。并对上述每一类反应的机理以及它们在有机合成中的应用做了详细的介绍。这些反应都有一个共同点——反应位点均发生在卡宾碳原子上。第二章：本部分描述了一个腙化学的新反应历程。在氩气气氛下,15 mo1%的一水合醋酸铜作为催化剂,由易得的磺酰腙类化合物合成各种E式的α,β-二取代乙烯基砜(18个例子,产率高达95%)和末端乙烯基砜(11个例子,产率高达89%)。该反应原料经济,操作简单、底物适应范围广；机理过程新颖且产物具有良好的(E)式立体选择性。第三章：本部分描述了一个一锅法合成四取代呋喃、噻吩和吡咯的方法。空气作为氧化剂,10 mo1%的氟化银催化两分子苄基酮的Csp3-H偶联,接着发生环化反应,一锅法合成四取代呋喃(22个例子,产率高达91%),四取代噻吩(12个例子,产率高达91%)和四取代吡咯(15个例子,产率高达92%)。该反应原料简单易得、合成过程高效、底物范围广且具有较高的官能团兼容性,扩展了银催化剂在有机合成领域中的应用。