过渡金属催化的交叉偶联反应是形成碳-碳键和碳-杂键最有效的方法之一,在有机合成中发挥着非常重要的作用,并广泛应用于天然产物、药物合成和功能材料的制备等领域。然而,在所有的过渡金属催化中,人们研究最多的主要是金属钯和铜。本论文围绕这两种金属分三部分对其在偶联反应中的应用展开详细的研究。近年来,带多官能团的底物在金属钯催化下分步发生区位选择性偶联反应的方法日益受到关注。该方法可以通过串联不同的化学转化,向分子骨架上的特定位置顺次引入不同取代基,这对合成结构多样化的化合物具有重大意义。其中,位点选择性Suzuki交叉偶联反应倍受青睐。2-吡喃酮存在于许多天然产物的结构中,且由于其独特的生物活性,具有2-吡喃酮结构的化合物普遍具有较好的抗菌、抗癌、除草和抑制HIV蛋白酶等生物活性。为了构建多样化的具有新的生物活性的2-吡喃酮类化合物,本文第一部分采取多样性导向的有机合成策略,发展了钯催化的位点选择性的Suzuki交叉偶联反应,顺利实现了2-吡喃酮骨架上3,4位多样性的引入。研究发现：对于不同的芳基硼酸类化合物都能以良好到优秀的产率得到相应的产物；在反应中,水对底物C3位的选择性偶联反应有很好促进的作用。本文第二部分发展了金属钯催化的3-溴-2-吡喃酮的醚化偶联反应,筛选了不同的催化体系,发现Pd(OAc)2/PCy3能够很好地催化6-甲基-3-溴-4-巯基-2-吡喃酮的烷氧基化反应,以良好的产率得到6-甲基-3-烷氧基-4-巯基-2-毗喃酮。金属铜催化的C-X(N、O、S)交叉偶联反应作为一种简便且廉价的合成方法已经成为催化有机合成研究的一个热点。NaBPh4是一种稳定的、无毒的、价廉易得和易处理的芳基化试剂,已被应用到各种不同的金属催化反应中。本文第三部分对铜催化下NaBPh4参与C-N成键的偶联反应进行了详细的研究。实验结果表明,催化量的Cu(OAc)2-H2O即可高效地促进NaBPh4和含N-H底物的Chan-Lam偶联反应,对于不同的胺类化合物都能以中等到优秀的产率得到预期产物。