碳氫鍵功能化（C-H功能化）是一種反應類型，其中碳氫鍵被裂解并被碳-X鍵取代（其中X通常是碳、氧或氮）。該術語通常意味著過渡金屬參與了C-H裂解的過程。由該術語分類的反應通常涉及碳氫化合物首先與金屬催化劑反應，生成有機金屬復合物，其中碳氫化合物通過中間烷烴或芳烴復合物與金屬內球配位，或作為過渡態導致M-C中間物。這xxx步的中間物（稱為C-H活化，有時可與C-H功能化互換使用）然后可以進行后續反應，產生功能化的產品。對這一定義來說，重要的是要求在C-H裂解過程中，碳氫化合物仍與內球相關，并受到M的影響。作為另一個定義，其他作者使用術語C-H功能化是指任何有機轉化，其凈結果是將相對惰性的C-H鍵轉化為C-X鍵（即一個官能團），而不考慮其機制（或對其持不可知態度）。特別是，這個定義不需要過渡金屬在反應機制中與碳氫化合物配合。這個更廣泛的定義包括上面給出的較窄的定義，作為一個子集。然而，這個定義也包括通過氧反彈機制進行的鐵催化的烷烴功能化反應（如細胞色素P450酶及其合成的類似物），其中金屬-碳鍵被認為不涉及。同樣，許多金屬碳化物物種與碳氫化合物的基于配體的反應性也屬于這個類別，盡管有些情況在機理上是模糊的。一些作者同樣將C-H活化定義為任何導致烴基功能化的機制中的C-H裂解步驟（或C-H鍵裂解的任何可觀察到的后果，如H/D交換）。還有一些人保留了C-H活化這一術語的原始狹義定義，而在廣義上使用C-H功能化。

碳氫鍵活化的機制可以分為三個大類。(i)氧化加成，低價金屬中心插入到碳氫鍵中，從而裂解該鍵并氧化金屬。LnM+RH→LnMR(H)(ii)親電活化，親電金屬攻擊碳氫化合物，取代一個質子：LnM++RH→LnMR+H+底物經歷一個SEAr類型的機制。(iii)Sigma-bondmetathesis，它通過一個四中心過渡態進行，在單一步驟中斷裂和形成鍵：LnMR+R'H→LnMR'+RH

xxx個C-H活化反應通常歸功于OttoDimroth，他在1902年報道了苯與乙酸汞（II）的反應（見：有機汞）。許多親電金屬中心都會發生這種類似弗里德爾-克拉夫斯的反應。JosephChatt觀察到Ru(0)絡合物對萘的C-H鍵的添加。螯合劑輔助的C-H活化是很普遍的。ShunsukeMurahashi報告了鈷催化的螯合輔助C-H功能化2-苯基異吲哚啉-1-酮，來自(E)-N,1-diphenylmethanimine。1969年，A.E.Shilov報告說，四氯鉑酸鉀在甲烷和重水之間誘發了同位素爭奪。該途徑被認為涉及甲烷與Pt（II）的結合。1972年，Shilov小組能夠在一個類似的反應中生產甲醇和甲基氯化物，該反應涉及化學計量的四氯鉑酸鉀、催化性的六氯鉑酸鉀、甲烷和水。

在某些情況下，C-H活化的發現是與交叉耦合的發現同時進行的。1969年，YuzoFujiwara報告了用Pd(OAc)2和Cu(OAc)2從苯和苯乙烯合成(E)-1,2-diphenylethene，這一過程與交叉偶聯非常相似。在氧化加成方面，M.L.H.Green在1970年報告了鎢（作為Cp2WH2復合物）在苯C-H鍵中的光化學插入，GeorgeM.Whitesides在1979年首次進行了分子內脂族C-H活化。下一個突破是由兩個研究小組在1982年獨立報告的。R.G.Bergman報告了xxx個過渡金屬介導的分子間C-H活化，即通過氧化加成對未活化和完全飽和的烴類進行活化。