碳-杂键的构建在有机化学、药物化学、天然产物、和功能材料等领域占据十分重要的地位。因此,研究如何高效构建碳杂键一直以来都是合成化学中的重点和热点。其中,利用含碳-碳双键或碳-碳叁键等不饱和化合物的加成反应来构建碳-杂键,具有高效、原料易得、原子经济性高等优点。本论文从不饱和化合物的官能化角度出发,通过拓展氮杂环卡宾硼自由基新的反应性质,发展了氮杂环卡宾硼自由基对不饱和化合物的加成反应,为碳-硼键的构建提供了全新的思路。另外,我们还发展了铜催化的烯烃的氮氧双官能团化反应,实现了碳-氮键和碳-氧键的构建。论文首先介绍了路易斯碱硼烷在自由基反应中的研究进展。在这一章中我们阐述了路易斯碱硼烷的种类、发现、合成、性质及其在自由基反应领域中的应用。然后,论文的第二章介绍了氮杂环卡宾硼烷作为硼自由基前体参与1,6—烯炔自由基加成串联反应中的应用。通过对反应机理的合理分析,利用自由基串联反应策略和硫醇作为极性反转催化剂,成功实现氮杂环卡宾硼自由基对1,6—烯炔的硼化环化反应,拓宽了氮杂环卡宾硼烷在自由基反应中的应用范围。初步探究了氮杂环卡宾硼自由基与碳—碳不饱和键加成的反应性质,发现了硼自由基可以和芳基或酯基取代的碳—碳不饱和键发生选择性加成。利用这种特性,通过调控底物的结构,实现了烷基硼和烯基硼取代的六元环状化合物的构建。这些硼化产物可以经过多类衍生化反应,转化为具有潜在应用价值的功能化合物。论文第三章介绍了氮杂环卡宾硼自由基对α,β—不饱羰基化合物的区域选择性加成,为制备稳定的α-羰基硼化合物提供了一个全新的途径。该方法适用于α,β—不饱酯、酰胺、酮以及酸,具有条件温和和底物范围广等优点。最后,论文介绍了一种碘化亚铜催化的分子间缺电子烯烃氮氧双官能团化反应。该反应以易于制备的N-酰氧基胺同时作为氮源和氧源,实现了一系列α,β—不饱和烯烃区域选择性的氮氧双官能团化,得到β—氨基醇衍生物。通过对机理进行研究我们发现反应为包含自由基中间体的过程。