碳硼烷是一类具有三维芳香性的碳硼分子簇合物,其以独特的光电和生化活性在功能材料,配位化学及药物化学等领域具有重要的应用前景。因此,开展碳硼烷的选择性官能化研究对推动碳硼烷化学的发展及其在相关学科领域的应用具有重要意义。对于邻-碳硼烷的碳官能化目前已经发展的比较成熟。由于邻-碳硼烷的C-H键具有弱酸性,所以主要是利用亲核取代反应或过渡金属催化的环加成反应来对其进行碳官能化。但是,由于邻-碳硼烷含有十个不完全等价的B-H键,且化学环境类似,因此,要实现其选择性硼官能化仍具有很大的挑战性。近几年,利用过渡金属催化B-H活化的策略在实现邻-碳硼烷的选择性硼官能化方面取得了长足的进步,与之前利用预官能化的B-I键来构建B-C键相比,这种策略显示出极佳的优势和发展潜力。本论文利用过渡金属催化B-H活化的策略开展了“合成巢式碳硼烷并噁唑及邻碳硼烷选择性甲基化反应”的研究,主要内容包括以下两个部分:1、在邻-碳硼烷的B（9）位引入酰胺基团,利用Pd（OAc）₂/AgOAc/K₂CO₃的协同催化作用,通过串联脱硼/环化反应,实现了9-酰胺-邻-碳硼烷向巢式碳硼烷并噁唑的高效转化;通过对反应机理的研究,成功捕获了反应中间体并利用X-ray单晶衍射证实了其精确结构。根据实验结果和密立根电荷计算,我们提出了酰胺导向B-H键活化/脱硼/环化的反应机理。该工作为合成新型金属碳硼烷和硼中子俘获试剂提供了新的思路,为构建新型碳硼烷并杂环分子提供了新的合成策略。2、以酰胺的吸电子效应逆转邻-碳硼烷笼上的电子云分布为切入点,在酰胺的定位导向作用下,以碘甲烷作为亲电试剂,成功实现了9-酰胺-邻-碳硼烷B（4）位的选择性甲基化;同时利用抗衡离子的电子效应调控反应的过渡态,进一步实现了B（12）位的选择性甲基化,并对可能的反应机理进行了探讨。该工作为邻-碳硼烷的选择性甲基化提供了一个新的合成方法,为进一步通过抗衡离子调控邻-碳硼烷的选择性官能化提供了新的思路。