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过渡金属催化烷基卤代物参与的偶联反应由于可以直接对饱和碳中心进行修饰而成为现代有机合成的重要方法。本论文在第一章首先综述了Cu催化烷基卤代物及磺酸酯参与偶联反应的发展历史和现状,然后简要介绍了其他过渡金属催化此类反应的最新成果。比较了Cu和其他过渡金属催化的反应特性和机理,从而得出结论：Cu催化此类反应的机理不同于其他过渡金属,发展新的Cu催化体系能够很好补充现有的催化体系,完成其他过渡金属催化的难点问题。针对目前Cu催化此类反应的亲核试剂主要集中于格氏试剂的问题,我们选择用有机硼试剂来作为新的亲核试剂,这样将解决格氏试剂的缺陷。在第二章,我们发现在LiO/Bu的辅助下,有机硼试剂能很好地转金属化到Cu催化中心上并进一步与烷基卤代物及磺酸酯反应,得到碳-碳连接产物,提供了第一例Cu催化烷基卤代物的Suzuki-Miyaura反应。该反应具有以下特点：1)良好的官能团兼容性；2)对芳环上碳卤键的反应惰性,甚至能保留碳碘键；3)sp3C-OTs对比sp3C-Cl的高反应选择性；4)反应经历非自由基历程。以上特性,使得我们发展的新方法不仅拓展了Cu催化烷基化反应的概念和范围,也有效地补充了Pd或Ni催化的Suzuki-Miyaura反应。而Ni等过渡金属催化二级烷基卤代物参与的反应被认为经历自由基历程,我们选择用Cu作为新的催化中心,将有可能导致新的反应过程。在第三章,我们发现在CuI/LiOMe/TMEDA的催化体系下,二级溴代烷烃能与二级烷基格氏试剂高效反应,此外,对于其他金属催化中的惰性底物(R-OTs),也能很好地参与反应。该反应是第一例过渡金属催化非活化二级烷基亲电试剂和二级烷基亲核试剂的偶联反应,为两个三级碳的直接连接提供了有效方法。更为重要的是,反应产物的晶体结构分析显示得到构型反转产物,证明反应倾向于SN2取代过程。因此,以容易制备的手性二级醇为起始原料,该反应又为立体控制的碳碳键生成提供了通用方法。目前过渡金属催化此类反应的亲核试剂主要集中在碳亲核试剂,我们选择用二硼试剂作为亲核试剂,将拓展此类反应的范围。在第四章,我们发现在CuI/LiOR的催化体系下,一级和二级烷基卤代物能与二硼试剂进行反应,提供了第一例过渡金属催化非活化卤代烷烃的硼化反应。通过该反应可以合成一系列骨架不同且官能团丰富的一级和二级烷基硼酸酯,而类似产物很难通过其他方法制备。同时,我们将烷基硼酸酯产物成功运用于Pd催化的Suzuki-Miyaura反应,实现sp3C-sp2C键的构建。初步的实验结果排除了SN2反应机理,显示出与前面Cu催化偶联反应的极大不同。因此,我们认为此反应不仅提供了一个简单通用的烷基硼酸衍生物的合成方法,并且提供了一种新类型的Cu催化烷基卤代物参与的交叉偶联反应。