本文针对自由基介导的C(sp~3)-H键的直接官能团化反应进行了系统的方法学研究,并采用此策略直接构筑C(sp~3)-N键、C(sp~3)-O键和C(sp~3)-C(sp~3)键,实现其在半缩胺醛类骨架构筑、烷氧胺类原料合成以及香豆素类底物后期修饰等方面的应用,具体内容如下:1.半缩胺醛类骨架是天然产物和药物分子中广泛存在的一类骨架结构,往往在构筑复杂结构的过程中起到非常重要的作用。传统的对于这类骨架的合成包括采用串联反应、加成反应、取代反应以及过渡金属卡宾插入等方法。在本研究中,我们采用碘化四丁铵和叔丁醇过氧化氢氧化体系成功实现醚类碳氢化合物氧a位C(sp~3)-H键直接氨基化,将酞酰亚胺等胺类底物与之进行交叉偶联,合成了一系列半缩胺醛类骨架分子。该方法反应条件温和,底物适用性好,多种不同的胺类底物和醚类底物都可以发生这种类型的反应。2.在我们发展的氧化体系基础上,开发了一种自由基间的交叉偶联反应。自由基物种通常由于其高反应活性,很难顺利实现选择性的分子间偶联反应,形成有实用价值的化合物。因此自由基之间的交叉偶联反应往往需要过渡金属催化或者直接用重金属氧化剂,来稳定瞬时产生的自由基中间体。邻苯二甲酰氮氧化合物经常作为自由基催化剂运用在有机反应中。在本研究中,我们利用温和的碘化四丁铵和叔丁醇过氧化氢体系,实现了非金属条件下自由基间的交叉偶联反应。将简单的苄基类和烯丙基类碳氢化合物的C(sp~3)-H键进行了直接官能团化,通过此策略合成了多种具有应用价值的烷氧胺类化合物。3.在前面醚类化合物氧a位C(sp~3)-H键氨基化反应基础上,我们尝试将醚类碳氢化合物通过这种官能团化反应引入到香豆素类骨架分子中,从而实现香豆素类底物的选择性直接烷基化反应。通过多种条件筛选,我们发现采用六水合二氯化钴在碱性条件下可以成功催化这种反应的发生。该反应也经历了自由基历程。通过这种C(sp~3)-H键官能团化反应的策略,我们成功地合成了一系列香豆素类分子的烷基化衍生物。