Csp3-N和Csp3-Csp3键是组装天然产物及药物等分子的基本化学键。高区域选择性地构建Csp3-N及Csp3-Csp3键一直是有机化学中备受关注的研究领域。功能基导向的Csp3-H官能团化策略以及烯烃同羰基化合物的还原偶联反应为位点选择性地实现多样性Csp3-X(X=C,N,O,and S etal)键的构建提供了原子经济性高的可能途径。为此,本论文围绕分子间位点选择性远程仲Csp3-H键胺化反应及非活泼单烯与alpha-亚胺酸酯的还原偶联反应,开展了以下三部分的工作。首先,虽然过渡金属催化的通过外界机理实现金属氮烯对仲Csp3-H键插入反应已取得显著进展,但其反应位点局限于活泼的Csp3-H键;另一方面,虽然近年来过渡金属催化功能基导向的通过内界机理实现的远程Csp3-H键胺化反应也取得突破,但其反应位点仅局限于具有偕二甲基效应的一级Csp3-H键。如何高区域选择性地实现分子间非活泼仲Csp3-H键胺化反应属于当前尚未解决的挑战性强的研究课题。本论文研究了功能基导向的基于外界机理的Ir(III)-催化非活泼仲Csp3-H键分子间的胺化反应性能。相应的条件优化结果表明:[IrCp*Cl2]2(5 mol%)/AgBF4(20 mol%)体系能高效地催化N-(2-吡啶甲酰胺基)烷烃与磺酰叠氮实现分子间的远程仲Csp3-H键胺化反应。该反应可高区域选择性地在烷基链的γ-位引入Csp3-N键,底物普适性好,产率中等至优秀。进一步的底物控制实验、氘代同位素交换、反应动力学研究、手性保留控制实验、Hammett分析及密度泛函理论(DFT)计算结果证实:该反应的机理属于新颖的功能基导向的通过外界机理实现的分子间的远程仲Csp3-H键的协同插入过程。其次,在开展Ir(III)-催化功能基导向的分子间非活泼Csp3-H键胺化反应过程中,我们意外地发现并开展了无金属催化的卤代咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物的合成方法研究。该工作以简单易得的烷基羧酸或苯乙酮和2-氨基吡啶为原料,SOCl2为氯化试剂,利用亚胺邻位Csp3-H官能团化/环化串联反应,“一锅法”合成了氯代咪唑并[1,2-a]吡啶衍生物。这类化合物可进一步通过偶联反应衍生为具有咪唑并[1,2-a]吡啶类核心骨架的药物和生物活性分子。最后,由于非天然手性alpha-氨基酸在生物和医药化学等方面具有广泛的应用前景,故其合成方法的研究也成为了有机化学领域的一个热点。在这方面,烯烃同亚胺类化合物的直接还原偶联反应则为非天然?-氨基酸的快速构建开辟了新的可能途径。在我们前期实现了Ru(II)-催化共轭双烯与亚胺类化合物的还原偶联反应的基础之上,本论文继续探索了铜催化非活泼单烯与alpha-亚胺酸酯的还原偶联反应性能。相关铜盐催化剂,还原剂及添加剂筛选和优化表明CuCN/9-BBN/H2O反应体系能有效实现alpha-亚胺酸酯与非活泼单烯的还原偶联反应。该反应为多样性?-烷基支链取代的?-氨基酸及其衍生物的合成提供了简捷的方法。机理研究表明该反应的过程涉及两条路径:一条途径为烷基硼首先与Cu(I)转金属化形成烷基铜,接着对亚胺碳进行亲核进攻或迁移插入生成目标产物,该途径属于反应的主要路径。另一条途径则涉及烷基硼对亚胺酸酯的直接亲核加成并形成目标产物。另外,我们还初步探索了烯烃与亚胺的不对称烷基化反应性能,采用手性2,2’-亚异丙酯二[(4R)-4-苯基-2-恶唑]铜络合物作为催化剂,反应产物的对映选择性最高达33%ee值。