在过去的几十年中,人们对自由基C(sp~3)-H官能化的研究兴趣不断增长。这些反应提供了非常新颖的方法来连接具有复杂分子的化学结构片段,这对需要对有机反应底物进行预官化的传统合成方法来说,极大的缩短了反应步骤,有很高的原子经济性,是一个突破性的进步。随着绿色化学的发展,以及对原子经济性的要求和现代化学社会中构建新的化学结构的需要,人们更加致力于通过直接使用碳氢化合物来实现C(sp~3)-H官能化的新型合成方法。但是,由于一些化合物的C(sp~3)-H键非常惰性,具有很大的键能和很小的酸性和碱性,需要用特定的方法来实现其C(sp~3)-H键的断裂,所以C(sp~3)-H键官能化是一个有意义且极具挑战的研究领域。本论文总结了近些年来国内外有关于自由基C(sp~3)-H官能化反应的研究成果,着重介绍了铜催化炔基羧酸的脱羧氧化烷基化反应及其在有机合成中的应用。本论文主要分为以下两个方面:1、简述了自由基的特点以及自由基反应的优点。直接的C(sp~3)-H官能化由于其高原子经济性以及易于获得的起始原料而被公认为构建复杂分子的可靠方法。常见的C(sp~3)-H键官能化是通过一个质子和一个电子的丢失,同时形成一个自由基,参与单电子转移过程中。综述了最近十年来的烷基酮、烷基腈和烷烃的自由基C(sp~3)-H官能化反应研究及其一些在合成上的应用,对一些化学反应的机理进行了适当的解释和概括。2、研究了在铜催化下,炔基羧酸与烷基酮和烷基腈的脱羧氧化烷基化反应以构造新的C-C键和C-O双键,从而为γ-二酮和γ-酮腈的合成提供了一种新方法,为一些药物和天然化合物的合成提供了一种新策略。这种转化的特点是具有广泛的官能团相容性、易于获得的炔酸作为反应原料。通过自由基捕捉实验表明该反应可能是自由基过程,同位素标记实验表明新生成羰基上的氧来源于水,动力学同位素效应实验表明反应的决速步骤中可能包含C(sp~3)-H键的断裂。