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众所周知，不饱和烯烃化合物是煤化工及石油化工中的大宗产品，也是国民经济极其重要的物质基础和不可或缺的物质资源，因此，实现其高值转化对学术研究和工业发展意义重大。另外，随着碳氢键官能团化研究的不断发展，通过一定条件实现不活泼碳氢键的切断引入新的官能团也逐渐成为构建复杂功能化合物的重要的工具。在此背景下，本论文结合苯乙烯的高值转化及碳氢键官能团化研究领域，主要阐述了通过惰性sp3碳氢键直接官能团化实现苯乙烯的高值转化的反应和过渡金属催化的苯丙酮α-sp3碳氢键磺酰化反应。主要内容如下: 1、发展了一个无金属参与的苯乙烯衍生物与烷基腈化合物的氧化偶联反应，仅在1，8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)和叔丁基过氧化氢(TBHP)的条件下就能实现烷基腈的α-C(sp3)-H键直接官能团化，以中等到良好的收率合成了一系列高价值的α仲碳和叔碳的γ-芳基酮腈类化合物。该反应底物范围广，合成步骤简单方便，且具有原子经济性和步骤经济性等优势。同时，为了合成α季碳γ-酮腈类化合物，也发展了铜催化的端基芳基烯与偶氮二异丁腈及其衍生物的氧化偶联反应。另外，本部分提出了一个自由基反应机理，重点通过自由基捕获、非共轭体系底物、动力学同位素效应的研究证实了该自由基反应历程的合理性，并采用密度泛函理论从能垒的角度揭示了自由基反应历程，为该类反应提供了理论基础。 2、发展了三氟甲基磺酸铜和氯化锰共催化的苯乙烯衍生物与酮类化合物的氧化偶联反应，以TBHP为氧化剂，通过丙酮及其衍生物的α-C(sp3)-H键直接官能团化，同样以廉价且简单的苯乙烯衍生物为原料高效地合成了一系列高价值的1，4-二羰基化合物。该反应底物范围广，官能团兼容性好，各种端基芳香烯和酮类化合物都能以中等到良好的收率合成1-芳基-1，4-二酮衍生物且对映选择性好，同时该反应也具有原子经济性和步骤经济性等优势，为合成1，4-二羰基化合物提供了一个简洁且高效的理想方案。 3、发展了配体促进铜催化的苯丙酮衍生物α-C(sp3)-H键直接磺酰化反应。通过溴化铜和DBU的催化氧化体系，亚磺酸钠盐类化合物作为单一的磺酰基官能团提供源，在温和的反应条件下，实现了苯丙酮衍生物α-C(sp3)-H键直接磺酰化反应，以中等到良好的收率得到α-烷基-β-芳基酮砜类化合物。同时，我们在探索底物适用性的过程中发现苯丙酮衍生物苯环取代基的电子效应对反应有很大的影响，简单配体1，10-菲啰啉的加入能够改变其电子环境对反应的影响。最后，我们在一系列机理实验的基础上，提出了一个硫中心的自由基诱导，自由基加成，还原消除的自由基反应历程。