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过渡金属催化的有机反应是构建C-C键最为有效的合成策略之一，能够实现以往传统反应所不能企及的C-C键的生成。其中，过渡金属催化的C-H键活化反应已成为金属有机化学领域的研究热点，与偶联反应相比，表现出了更为优越的原子经济性和步骤经济性。廉价过渡金属的使用进一步为其提供了潜在的工业应用前景。此外，过渡金属还可以催化其它多种类型的反应如取代反应、加成反应、环化反应等，特别是在选择性C-C键的生成和芳香杂环化合物的合成方面有着广泛的应用。近年来，低价锰族金属羰基配合物催化的C-C键形成反应受到了人们较多的关注，但是其应用范围还远不及其它后过渡金属。因此，开发锰族金属羰基配合物催化的新型反应是当前锰族化学领域的前沿课题之一。本论文主要研究了锰族金属羰基配合物在C-C键形成反应中的应用，同时拓展了铜盐在催化多组分反应中的应用，具体包括以下几个方面: 1)发展了锰催化的芳香C-H键对环氧乙烷衍生物的亲核加成反应。在MnBr(CO)5/Me2Zn体系下，可以顺利实现2-芳基吡啶衍生物中芳环邻位C-H键的活化，并选择性地对环氧化合物加成，得到单一的高苄醇化合物。另外，加入2-氟吡啶作为添加剂，可以显著提高苯基吡啶与环氧苯乙烯的加成反应产率。该反应对于取代的芳基吡啶具有较好的官能团容忍性，但是对于环氧化合物的结构却极为敏感。 2)发展了锰催化的芳香酮/醛亚胺与α,β-不饱和酯的双环环化反应。在Me2Zn的辅助下，一步合成了顺式并环β-内酰胺衍生物。在催化反应中，没有检测到β-氨基酸酯中间产物的存在，体现了很好的化学选择性和立体选择性。此反应首次在MnBr(CO)5/Me2Zn体系中实现了醛亚胺导向的苯环邻位C-H键的活化。 3)发展了锰催化的芳香酮化合物与烯烃的邻位C-H烯基化反应。在MnBr(CO)5/Me2Zn体系中，加入催化量的CuBr2作为Lewis酸可以促进烯基化产物的生成。该反应中，芳香酮的羰基不仅可以作为导向基团使C-H键选择性地被活化，而且还起着内部氧化剂的作用，使得一系列邻位烯基化的苄醇衍生物被顺利合成。机理研究表明，烯烃端位上的氢可能通过锰氢物种中间体转移到了酮羰基上，同时实现了芳香C-H键的烯基化反应和酮羰基的还原反应。 4)发展了铜催化的炔烃、磺酰叠氮与醛/酮的三组分串联反应。使用Cu(NO)3为催化剂，在Me2Zn的作用下，可以高选择性地得到顺式多取代烯烃化合物。反应条件温和，底物适用范围广泛，且具有很好的官能团容忍性。 5)发展了铼催化的烯胺与烯炔的[3+3]环加成反应。以ReBr(CO)5为催化剂，通过分子间一系列加成、异构化、环化及氧化步骤选择性地合成了多取代吡啶化合物。此外，3-乙炔基吲哚衍生物也能经过吲哚2-位C-N键的断裂与烯胺反应得到相应的多取代吡啶衍生物。反应具有很高的原子经济性，为多取代吡啶化合物的制备提供了一种有效的合成方法。