芳胺化合物广泛存在于天然产物、材料和生物活性分子中。近年来，以伯芳胺为氮源过渡金属催化的C-N交叉偶联反应成为构筑芳胺衍生结构单元的重要方法。硝基芳烃经选择性氢化还原可以获得伯芳胺。相比于伯芳胺，硝基芳烃是一种稳定、廉价、易得的原料。发展以硝基芳烃为氮源过渡金属催化的C-N键交叉偶联方法步骤经济性强，具有重要理论意义和应用价值。本论文采用硝基芳烃为氮源，针对其与有机醇、二氧化碳（CO2）、以及烯烃C-N交叉偶联的过渡金属催化方法及体系进行了原创性的研究工作。具体如下：（1）膦-磺酸钌金属配合物（Ru(dppbsa)）催化硝基芳烃与有机醇的N-烷基化反应合成仲/叔芳胺。研究发现：上述催化反应在酸、碱性条件中表现出非常不同的反应性和化学选择性。其中，在中性或酸性条件下，硝基芳烃分别与仲醇和伯醇发生N,N-二烷基化及N-单烷基化反应，生成叔芳胺和仲芳胺。在碱性条件下，硝基芳烃与伯醇只发生N-二烷基化反应，而抑制了与仲醇的N-烷基化反应。机理研究表明：在中性或酸性条件下，配体协助的有机醇O-H键活化促进了硝基芳胺在Ru中心上逐级还原成氨基，并以协同方式发生了C-N交叉偶联。在碱性条件下，硝基芳烃被还原成芳胺，再与有机醇发生缩合-还原完成N-烷基化反应。基于上述研究结果，以Ru(dppbsa)为单一催化剂，综合采用非碱和/或碱性条件，获得了结构丰富的仲/叔芳胺。（2）基于Ru(dppbsa)催化硝基芳烃与有机醇的N-烷基化方法学策略，发展了邻二硝基芳烃与二元醇的N-烷基化反应合成喹喔啉衍生物。研究发现：不添加或者添加当量级的Na2CO3时，反应产率较低；添加催化量级的Na2CO3，反应产率显著提高。机理研究表明，催化量的Na2CO3促进了分子内胺-羰基还原胺化反应，而当量的Na2CO3抑制了配体协助有机醇O-H键活化作用。该方法以廉价、稳定的邻二硝基芳烃为氢源受体，可再生的生物基邻二醇为氢源，无需其它外加氢源，简单、高效地合成了一系列多种取代的喹喔啉衍生物。（3）设计并合成了膦-磺酸钴金属配合物（Co(dppbsa)），创新性地应用于催化硝基芳烃与CO2的N-甲基化反应合成N,N-二甲基芳胺。上述催化体系采用氢硅烷为氢源以及催化量NaBArF4，其中氢硅烷的结构影响显著。机理研究表明：在标准条件下，CO2的氢硅化反应的主要产物是甲酸衍生物。硝基芳烃的中间体验证实验，亚硝基中间体与硝基芳烃的N-甲基化反应速率相似。因此N-甲基化反应过程是由CO2与硝基芳烃分别还原成甲酸中间体与亚硝基中间体，再进行偶联和逐级还原完成的。研究过程同时发现，上述催化体系还可以应用于硝基芳烃还原制备芳基伯胺的反应，反应条件温和，底物适用性好，是迄今为止以硅烷为还原剂，非贵金属Co均相催化的首例。（4）发展了铜/双齿膦配体原位催化硝基芳烃与烯烃的氢胺化反应催化体系，合成系列芳胺。该方法以Cu(OAc)2为催化剂，4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽（Xantphos）为配体，Ph2SiH2为氢源，实现了硝基芳烃与烯烃还原偶联反应。将两种廉价易得的原料直接一步转化成高附加值的C-N键的新方法。机理研究表明，交叉偶联反应通过亚硝基芳烃中间体进行的。