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直接通过碳氢键官能团化反应来构建碳碳键具有效率高、原子经济性和环境友好等优点,这引起了化学家的广泛关注。本论文主要对过渡金属催化的远程C（sp~3）-H键芳基化反应及远程间位C（sp~2）-H键烷基化反应进行了系统的研究。在远程C（sp~3）-H键芳基化反应中,通过位置选择性的脱氢交叉偶联反应,实现了远程C（sp~3）-H键芳基化的反应;在远程间位C（sp~2）-H键官能团化反应方面,通过三组分反应,实现了间位烷基化芳环的构建。该论文包含以下四个章节:第一章第一部分,导向基导向的芳基邻位碳氢键官能团化反应已取得重要的研究进展,然而芳烃远程间位碳氢键官能团化反应仍然具有很大的挑战性。在本部分中,作者介绍了实现芳烃间位碳氢键官能团化反应的几种方法,并系统地回顾了基于钌催化σ-键活化策略来实现芳烃间位碳氢键官能团化反应的研究进展。在钌催化σ-键活化策略中,形成的环钌化中间体对芳环的电性产生影响,实现碳钌键对位碳氢键的官能团化反应,而不发生经典的氧化加成、还原消除等过程,进而实现芳基间位碳氢键官能团化反应。第二部分,氢迁移反应是实现C（sp~3）-H键活化的重要手段,然而此方法往往缺乏选择性。Hofmann–L（?）ffler–Freytag（HLF）反应很好地解决了C（sp~3）-H键活化区域选择性的问题,并受到化学家的高度关注。在本部分中,作者系统地总结了基于自由基引发的分子内氢原子迁移过程来实现远程C（sp~3）-H键官能团化反应的研究进展。第二章烷基化的多氟芳烃化合物由于其在药物、材料等领域具有潜在的应用价值,因此,在有机分子中引入含氟官能团具有重要意义。在本章中,作者使用氮氟酰胺类化合物及多氟芳烃作为反应底物,实现了铜催化远程C（sp~3）-H键多氟芳基化的反应。该反应通过双重碳氢键的活化,高效地构筑了烷基化多氟芳烃化合物。该反应具有氧化还原中性、反应条件温和以及反应底物适用范围广等优点。并通过机理实验和DFT计算,对该反应的机理进行了探究。第三章通过脱氢交叉偶联反应来构筑碳碳键由于其原子经济性而受到广泛的关注,在本章中,我们实现了一种新型的基于双重远程碳氢键的脱氢偶联来构筑C（sp~2）-C（sp~3）键的反应。在光照条件下,光、钌共催化作用下实现了芳烃间位C（sp~2）-H键与酰胺非活化g-C（sp~3）-H键的脱氢偶联反应,高效地构筑了间位烷基化芳烃化合物。该反应条件温和,在氧化还原中性条件下进行反应,并且具有良好的位置选择性。并通过各种机理验证实验与DFT计算提出了该转化的可能的反应机理。第四章三组分烯烃双官能团化反应在构筑复杂有机分子方面是一种非常高效的方法,然而,基于C（sp~2）-H键官能团化反应而实现三组分烯烃双官能团化反应的报道较少。在本章中,我们使用芳烯烃、2-芳基吡啶及卤代烃作为反应底物,实现了钌催化的基于芳烃间位碳氢键官能团化的烯烃烷基芳基化反应。该反应具有良好的官能团兼容性、广泛的底物适用范围（伯、仲、叔烷基卤均可兼容）以及良好的区域选择性与间位C（sp~2）-H键选择性,并且该转化一步实现了C（sp~3）-C（sp~2）键和C（sp~3）-C（sp~3）键的构筑。