从20世纪末以来,过渡金属催化的碳氢键官能团化反应受到了合成化学家的极大关注。利用过渡金属催化C-H键官能团化策略来构建化合物相比传统方法具有较大的优势,这种策略不需要将反应的原料转换成其他官能团,能够减少反应的步骤,大大提高反应的原子利用效率,减少处理反应产生的废弃物,从而降低对环境的污染。C-H键官能团化反应不仅能用于合成简单的小分子化合物,更重要的是还可以合成一系列具有生物活性的杂环化合物。但是,目前C-H键官能团所用的金属催化剂大多为价格比较昂贵的第三或第二过渡周期金属元素,比如铱、钌、铑、钯等,并且反应区域选择性较差,需要加入额外的氧化剂或者配体,另外,反应溶剂大多数为毒性较大的有机溶剂,不符合绿色化学的概念。因此,寻找更为廉价并且高效的金属催化剂代替贵金属催化剂来实现C-H键官能团化为目前必须解决的难题之一。众所周知,第三或者第二过渡金属在地球上的含量比较少、使用后毒性残留比较高、并且价格比较高,与后过渡金属相比前过渡金属没有这些缺点,例如,锰族元素属于第一过渡金属,地球储存量丰富、价格比较低廉、并且毒性较低,因此使用锰金属代替贵金属作为催化剂成为有机化学家的研究的热点,截止到目前,锰金属在C-H键活化领域的运用也已经有了相关的报道。本论文主要探究以Mn Br（CO）₅活化邻位C（sp2）-H键来构建碳氮键以及相关吲哚杂环类化合物。具体内容主要包括以下四部分:1)本文研究了Mn Br（CO）₅作为催化剂,弱配位的羰基作为导向基团,实现了芳香酮邻位的磺酰胺化。本文以苯乙酮衍生物和磺酰叠氮为底物,Mn Br（CO）₅为催化剂,溴化锌为碱,醋酸铜为路易斯酸,1,4-二氧六环为溶剂,在80℃下反应16 h,能够以32-96%的产率得到相应的成邻芳香酮磺酰胺类化合物。该反应体系具有较好的底物容忍度,较高的产率与较好的区域选择性,产物单一取代化等特点。我们还对该反应提出了可能的反应机理。值得关注是,我们对该反应进行了扩大研究,将反应量级扩大到克级规模时反应的产率没有明显降低。该催化体系下避免了传统方法合成磺酰胺化的缺点,例如反应经常需要贵金属催化剂,反应产率较低,区域选择性较差等。2)本文成功实现了以水作为反应溶剂,通过锰催化碳氢键官能团化反应来合成磺酰胺化合物。该方法以2-苯基吡啶或者N-嘧啶吲哚与磺酰叠氮衍生物发为原料,Mn Br（CO）₅作为催化剂,TPAB为添加剂,水为唯一的溶剂,在80℃下反应12 h,能够以62-93%的产率生成各种磺酰胺化产物。在标准反应条件下反应产物都是单取代的磺酰胺化合物,没有二取代的化合物生成。当底物含有间位取代基团时,反应优先发生在位阻小的位置。该反应的底物适用性非常广,即使使用溶解性较差的N-嘧啶吲哚衍生物也能够以良好的反应收率得到相对应的磺酰胺类化合物。3)探索了离子液体作为反应溶剂,锰作为催化剂制备酰胺类化合物。本文以肟醚与磺酰叠氮或双恶唑酮为原料,离子液体[Hmim]OTf或者[Hmim]OAc为溶剂,廉价金属Mn Br（CO）₅作为催化剂,在80℃下,能够以71-89%的产率成功得到了相对应的酰胺化合物。该反应体系不需要加入碱、氧化剂等其他添加剂,只需改变离子液体的阴离子,就可以成功合成一系列酰胺或者磺酰胺衍生物。该反应体系具有较高的区域选择性,良好的官能团容忍性,并且可以获得较高的产率。4)发展了锰催化的N-Piv苯肼与炔烃的氧化偶联反应。本文报道了使用NPiv苯肼与炔烃衍生物为原料,Mn Br（CO）₅为催化剂,甲基锌为碱,乙酸铯为碱,1,2-二氯乙烷与1,4-二氧六环为溶剂,在130℃下反应36 h,以31-89%的收率得到无保护基团的吲哚化合物。我们对导向基团进行了筛选实验结果表明:只有使用新戊酰肼作为导向基才能够以较高的产率合成吲哚化合物。该反应体系具有较高的官能团容忍性和区域选择性,即使使用非对映炔烃也能够得到较为单一的产物。在该反应条件下不需要使用昂贵的过渡金属作为催化剂,并且反应条件简单温和,具有较为实用的应用价值。