氮自由基化学作为有机合成领域的重要分支之一,长期以来备受受化学家们的广泛关注。近年来,可见光驱动的光氧化还原催化的迅速发展为氮自由基的可控性产生以及选择性调控提供了一条新的思路。而且,氮自由基也已成功用于惰性碳-氢键的选择性活化。但是,将这类试剂应用于惰性碳-碳键活化的报道则相对较少。本论文详细概述了该领域的最新研究进展,并围绕可见光驱动的亚胺氮自由基介导的碳-碳键裂解反应开展了相关研究工作。具体内容如下:首先,我们利用简单的肟酯为亚胺氮自由基前体,在室温条件下,利用可见光驱动的光氧化还原催化策略来产生亚胺氮自由基。随后,利用亚胺氮自由基来驱动碳-碳单键的断裂开环,发展了碳自由基加成反应,为长链氰基化合物的合成提供了新的方法。通过自由基捕获实验,荧光淬灭实验、灯开关实验和量子收率测定等实验,我们提出了可能的反应机理。与此同时,我们通过对肟酯类底物的合理修饰和催化体系的筛选,成功实现了可见光驱动的亚胺氮自由基介导的Neophyl重排和端位碳自由基的还原反应,为α,β-不饱和腈类化合物以及β-官能化的腈类化合物的合成提供了高效,简洁的方法。值得一提的是,该反应可以放大到1 mmol甚至是克级规模,对反应的效率都不会产生很大影响。此外,根据前期的工作基础以及相关的文献报道,我们提出了可能的反应机理。另外,我们还实现了铜催化的肟酯,苯乙烯和硼酸的三组分交叉偶联反应。这一反应底物范围广,操作简单,为1.1-二芳基烷基腈类化合物的合成提供了新的思路。通过一系列的条件筛选,我们最终选择廉价易得的四乙腈六氟磷酸亚铜作为催化剂,在室温条件下以中等到较好的收率得到了预期的目标化合物。而且,通过自由基捕获试验,EPR实验以及相关的文献报道,我们提出了一个CuⅠ/CuⅡ/CuⅢ的催化循环过程。此外,考虑到芳基烷基甲烷类化合物的重要性,我们以氮杂环丙烷与苄基氟硼酸钾作为底物,运用光催化与镍催化协同催化的策略,成功构建了该类化合物。这一反应条件温和,区域选择性单一,能以较高的收率得到相应的目标化合物。值得一提的是,当该反应用于流反应时,可以大大缩短反应时间。控制实验表明该反应确实是需要光催化剂和镍催化剂的共同参与。最后,基于我们在氮自由基化学方面的工作基础,我们以邻烯基取代的苯甲酰胺作为氮自由基前体,实现了酰胺氮自由基参与的分子内氢胺化反应,以中等到较好的收率得到3,4-二氢异喹啉酮类衍生物。另外,该反应用于流反应过程亦或是利用太阳光作为光源时,均能以优异的收率得到目标化合物,这也极大地拓展了该反应的实用性。