相比于传统的自由基反应,可见光催化具有绿色安全、条件温和、化学选择性优异和底物适用性广等特点,这种策略已经被广泛地应用于很多具有实用价值的化学反应的研究中,它的兴起为自由基化学的复兴带来了曙光。因为大多数的有机化合物都不能吸收可见光,因此需要加入催化量的可见光催化剂将光能转为化学能,并通过单电子转移或者能量转移的方式活化反应底物,继而产生高反应活性的自由基、自由基离子和三线态中间体参与反应。鉴于可见光催化如此独特的催化特性,我们希望利用该方法来发展新的活化方式实现对廉价、大宗量化学品的活化,使其能在简便的条件下参与到复杂化合物的合成中去,从而实现重要化学品的简洁高效、低成本的合成。本论文主要分为以下三个部分:第一章:可见光氧化还原催化的背景介绍及α-羰基自由基与烯烃的加成反应本章首先介绍了可见光作为清洁能源参与有机合成的巨大优势,随后对可见光催化的原理及发展过程进行了简要地介绍。最后,我们从双官能团化反应、环加成反应和还原偶联反应等方面介绍了近年来由可见光催化产生的α-羰基自由基与烯烃的加成反应。第二章:无金属可见光催化的酸性sp~3碳氢键活化实现烯烃的烷基杂芳基化反应本章首先介绍了可见光氧化还原催化在碳氢键活化方面的研究进展,并总结了酸性sp~3碳氢键的自由基活化反应。在此基础上,我们通过光氧化还原催化活化二酰基过氧化物产生酰氧自由基,实现了酸性sp~3碳氢键在常温下的自由基活化,并且结合杂芳基迁移策略一步构筑了含有杂芳环的1,7-二羰基化合物。这种基于氢原子转移的活化方式不仅适用于链状酮和酯的活化,也同样适用于环状酮和内酯化合物,此外,乙腈、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿等常见的溶剂也呈现出较好的反应效果。该方法操作简单、条件温和、底物适用范围广,是对可见光催化碳氢键活化反应的重要补充。第三章:可见光催化未活化烯烃的氢羧甲基化反应本章首先介绍了传统的由烯烃合成延长两个碳链的脂肪酸的合成方法,其中丙二酸酯类化合物在该方法中起着关键的作用,这种多步的合成策略条件苛刻、原子经济性不高。为解决这一问题,我们发展了可见光催化的未活化烯烃的氢羧甲基化反应,其中溴乙酸作为二碳(C2)合成子首次被用于可见光催化的羧酸合成反应中。这种高效的合成方法不仅操作简单、条件温和,而且烯烃底物的适用范围广,更重要的是能实现天然产物衍生物的后期直接官能团化。随后,我们通过该策略合成的羧酸产物,很方便地完成了替罗非班和西那卡塞等药物的合成,进一步体现了该反应的重要价值。