近年来,通过过渡金属催化C-H键活化实现有机分子的官能团化引起了研究人员的广泛关注,并取得了巨大的突破。与传统的有机合成方法相比,直接活化C-H键避免了对反应底物的预官能团化,而且反应副产物少、原子利用率高。在过去的几十年中,后过渡金属钯、钌、铑、铱等金属催化剂在C-H键活化领域扮演着重要的角色。考虑到后过渡金属储量少、价格昂贵、毒性残留等原因,前过渡锰族金属(锰和铼)逐渐进入了更多有机化学家的视野,并在基于C-H键活化的反应中取得了一定的进展。本论文主要研究了过渡金属锰和铼催化剂在邻位C(sp~2)-H键活化及官能团化方面的作用。其内容包括以下两部分:(1)加深了对锰催化的苄胺邻位C(sp~2)-H键对醛的直接亲核加成反应的研究。该反应以Mn(CO)5Br作为催化剂,FeC l2作为路易斯酸,Me2Zn作为碱,经过C-H键对苯甲醛羰基的加成,得到了含有羟基官能团的化合物。反应具有区域专一性、较高的产率和较宽底物范围。机理研究表明,甲基锌首先与催化剂反应,生成甲基锰活性物种;甲基负离子结合苄胺邻位质子放出CH4气体,C-H键得到活化;随后发生羰基插入Mn-C键、转金属、水解,最终得到目标产物。(2)加深了对铼催化的苄胺邻位C(sp~2)-H键与异氰酸酯的酰胺化反应的研究。该反应仅以Re2(CO)10作为催化剂,体系中不需要加碱和添加剂就能高效地进行。反应具有较好的官能团容忍性,对含拉电子和给电子的底物均有很好的适用性;一分子双官能团的底物可以同时与两分子的另一底物反应,这为聚酰胺的合成提供了方法学上的支持。