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交叉偶联反应是构建碳碳键最为有效的方法之一。含有活泼化学键(如C-X、C-B键)的化合物是偶联反应中最为常用的偶联试剂,但是此类化合物有着诸多缺点,例如:难于制备、价格昂贵和对环境不友好。与采用高活性试剂的传统偶联反应相比,惰性化学键(C-H、C-O键等)的活化和官能团化是功能分子最为直接的合成方法,减少了各种试剂和原料的预先官能团化,具有原子经济性高、环境友好等特点,符合当代绿色化学发展的要求。苄氧化合物廉价易得、低毒安全、反应不产生卤代废物,其正被当做理想的亲电偶联试剂应用于碳碳键的构建。本文致力于研究苄酯类化合物的官能团化,利用镍催化实现了苄酯类化合物C-O键与简单碳氢化合物C-H键的直接交叉偶联,开发了一系列构建碳碳键的简单高效的新方法。具体研究内容和结果如下:一、实现镍催化sp3C-O/sp2C-H交叉偶联,制备含氟、氮杂原子的双芳基甲烷化合物利用镍催化实现了苄酯类化合物(叔戊酸酯和氨基甲酸酯)与多氟芳烃的直接交叉偶联,高效合成含氟芳基的双芳基甲烷化合物。该反应有较大的官能团兼容性,甲基、酯基、氨基、甲氧基、三氟甲基、酰胺键等都能很好地兼容于本反应体系。利用该方法能够实现多步的C-O/C-H交叉偶联,表现出合成具有液晶性质的大分子质量线性含氟化合物的潜力。当催化剂配体由1,4-双(二苯基膦)丁烷(dppb)转换为供电子能力强、空间位阻小的三乙基膦(PEt3)时,在相似的反应条件下,苯并恶唑和苯并咪唑也能够很好地与苄酯类化合物发生交叉偶联反应,生成对应的含氮杂原子的双芳基甲烷化合物。动力学同位素实验表明,C-H活化不是反应过程中的决速步骤,在此基础上依据文献提出了可能的反应机理。二、实现镍催化sp3C-O/sp3C-H交叉偶联,制备α-苄基化的芳基乙腈类化合物利用镍催化实现了萘甲醇酯类化合物(叔戊酸酯,氨基甲酸酯,碳酸酯)与芳基乙腈的交叉偶联,高产率地合成一系列α-苄基化的芳基乙腈类化合物。该反应官能团兼容性好,各种官能团如甲基、苯基、甲氧基、酯基、氨基、卤素氟、三氟甲基、氰基、羰基等都能很好地兼容于本催化体系。大位阻的二级苄酯和二级芳基乙腈也能很好的发生交叉偶联反应,高效率地构建相应的季碳中心,为利用镍催化sp3C-O/sp3C-H交叉偶联策略构建手性季碳中心提供了潜在的可能。用供电子能力强、空间位阻相对较小的1,2-双(二环己基磷基)-乙烷(dcype)代替1,1’-联萘-2,2’-双二苯膦(binap)时,在相似的反应条件下,简单的芳基苄酯类化合物也能作为很好的苄基化试剂与芳基乙腈偶联,有效地生成对应的α-苄基化的芳基乙腈化合物。三、利用镍催化sp3C-O/sp3C-H的交叉偶联策略实现芳基甲基砜类化合物的α-苄基化利用镍催化实现了苄酯化合物(叔戊酸酯,碳酸酯)与芳基甲砜类化合物的交叉偶联,有效合成系列α-苄基化的砜类化合物。该反应体系条件相对简单温和,不需要外加配体,在30分钟内即可反应完成,反应放大至克级规模也可获得较好的收率。利用该方法,可以简单快速地以较高产率合成药物依来曲普坦的母体结构。动力学同位素实验表明,C-H活化不是该反应过程的决速步骤,在此基础上,依据文献提出了可能的反应机理。四、镍催化苄酯化合物C-O键活化制备反式烯烃以廉价易得的苄醇衍生物和芳基乙腈为起始原料,利用镍催化sp3C-O键的活化策略,高效且高立体选择性地合成反式烯烃。利用该催化体系,可以合成多种功能分子,如天然产物白藜芦醇的合成前体和荧光闪烁体分子1,4-双((E)-2-甲基苯乙烯基)苯,也可对药物阿达帕林进行修饰。机理研究表明该反应是串联反应。首先苄酯化合物与芳基乙腈在镍催化下发生sp3C-O/sp3C-H的交叉偶联反应,得到苄基化的芳基乙腈,该芳基乙腈在强碱叔丁醇钾及加热的条件下发生分子内的E2消除反应,高立体选择性地得到目标产物反式烯烃。