开发节能、环保、安全的化学过程是现代绿色化学研究中的一个重要组成部分。近年来关于可见光氧化还原催化有机反应的研究迅速发展,该领域已经从抽象的概念逐渐成为了初具实际用途的合成利器。通过可见光氧化还原催化,有机化合物能在温和条件下经由单电子转移,高效地形成反应活性较高的自由基或自由基离子。本论文旨在设计更加清洁、环保的可见光氧化还原催化有机反应的路线,优先使用绿色溶剂,减少过程中有毒有害试剂的使用及产生,建立更加简单、实用、可持续发展的催化体系来实现更高效、更有价值的转化。论文主要研究了基于自由基加成机理的可见光氧化还原催化的有机反应。首先,研究了可见光氧化还原催化烯烃、炔烃有氧条件下的双官能团化反应。通过可见光氧化还原催化产生的自由基,与碳碳不饱和键发生自由基加成,形成的新的碳中心自由基被氧气氧化形成羰基,得到α-位官能团化的羰基化合物。基于此机理,设计了芳基重氮盐作为芳基自由基前体,与芳基乙烯在氧气中的反应。反应顺利进行,生成了二芳基乙酮结构的产物,产率高达90%。进一步通过二芳基磷氧被单电子氧化生成磷中心自由基,与炔烃和氧气反应,得到了β-羰基磷氧化物作为产物,反应仅需0.5 mol%廉价有机染料罗丹明B作为可见光催化剂,得到了 64%-94%的产率。其次,研究了以廉价、稳定的含氟试剂进行可见光氧化还原催化的三氟甲基化和三氟甲硫基化反应。三氟甲磺酰氯能够作为三氟甲基化试剂,通过可见光氧化还原催化被单电子还原形成三氟甲基自由基。研究发现,该方法产生的三氟甲基自由基能够与丙炔酸芳基酯反应,经由三氟甲基化-成环-酯基迁移的过程,得到三氟甲基取代的香豆素衍生物。克级反应中,产率仍能达到72%,证明了该反应实际应用的潜力。进一步开发了三氟甲基亚磺酸钠参与的三氟甲硫基化反应。三氟甲基亚磺酸钠、三苯基膦与N-氯代邻苯二甲酰亚胺在无水乙腈中反应,生成三氟甲硫氯。在可见光氧化还原催化下,三氟甲硫氯被单电子还原生成三氟甲硫自由基,与吲哚类化合物反应,生成3-位三氟甲硫基取代的吲哚类产物。该方法以有机染料曙红Y为可见光催化剂,室温下反应即可得到高达93%的产率。最后,研究了以水为反应介质的可见光氧化还原催化反应。使用商品化的表面活性剂曲拉通X-100和可见光催化剂曙红B加入水中,以芳胺为原料在此体系中进行了一系列芳基化反应的研究。芳胺亚硝化原位生成芳基重氮阳离子,它被单电子还原生成芳基自由基,再分别与芳杂环和乙酸烯醇酯反应,得到相应的芳基化产物。邻氨基联苯与炔烃的[4+2]苯环化反应也能在此体系中顺利进行。这些反应均能在2-3 h内进行完全。进一步设计并合成了连有铱络合物可见光催化剂的表面活性剂,加入水中形成的胶束既是反应的可见光催化剂,又能够提供反应发生的环境。以烯烃和乙酸烯醇酯的磺酰化反应验证了该催化剂的性能。反应后,该贵金属催化剂能通过简单的萃取过程得到回收,并能循环使用,所进行的磺酰化反应取得了 67%-90%的产率,平均每轮反应仅需1500 ppm的铱催化剂。本论文研究了有氧条件下可见光氧化还原催化烯烃、炔烃的氧化官能团化反应,可见光氧化还原催化的三氟甲基化与三氟甲硫基化反应,以及水介质中的可见光氧化还原催化,为建立更加环保、可持续的可见光氧化还原催化体系奠定了基础。