在过去的几十年间,Pd催化交叉偶联反应,如Stille偶联反应、Suzuki-Miyaura偶联反应、Heck反应等在功能化分子构建领域发挥着重要的作用。但是底物的预活化以及Pd催化剂和磷配体的使用也使这些经典反应逐渐不适应绿色化学的发展。与之相反,近些年来,基于自由基机理的C-H键直接氧化偶联反应由于避免了底物的预活化,且不需要Pd催化剂的参与而受到广泛关注,并取得重要进展。本论文通过查阅国内外文献,对较为典型的几类自由基的引发以及它们参与的C-H键直接氧化偶联反应进行了综述。在此基础上发展了三类C-H键直接氧化偶联新反应:1.以TBAI为催化剂,TBHP为氧化剂,实现了氨基吡啶和硝基苯乙烯的氧化偶联,该反应提供了一种简便经济的合成咪唑并[1,2-a]吡啶类衍生物的方法。该方法涉及2个C(sp~2)-H键的直接胺化,属首次报道。2.以磺酰肼作为磺酰基自由基前体,在KI-TBHP催化氧化体系下实现磺酰基自由基的引发及与N-芳基丙烯酰胺的自由基环化反应,该反应在水相中进行,通过添加18-冠-6作为相转移催化剂,促进反应的进行。上述方法为磺酰基取代羟吲哚类衍生物的合成提供了一种环境友好的方法。3.在上述研究的基础上,利用TBAI-TBHP催化氧化体系实现磺酰肼生成磺酰基自由基,与α,β-不饱和酰亚胺发生自由基环化反应,合成了异喹啉-1,3(2H,4H)-二酮类衍生物。通过以上三类反应的研究,我们拓展了以廉价无毒的碘盐(TBAI或KI)作为催化剂,TBHP作为绿色氧化剂构成的催化氧化体系在基于自由基机理的C-H键直接氧化偶联反应中的应用,为若干含氮杂环化合物的合成提供了简便高效的方法。