烯烃和氮杂环丙烷是制药、天然产物、有机功能材料中重要结构单元,也是有机合成中重要的合成中间体。因此,开发有效的转化方法是可取的,并引起有机化学家的广泛关注。例如,氮杂环丙烷通过开环转化生成乙胺作为单胺能神经调节剂,还可作为合成和工业的通用合成骨架。迄今为止,烯烃双官能化反应和氮杂环丙烷的开环交叉偶联反应已经被广泛用于构建复杂分子,然而,烯烃或氮杂环丙烷精确控制选择性转化的有效途径仍然具有挑战性,也是合成化学界关注的焦点。本文旨在开发一种绿色、高效、高选择性的催化策略,以实现烯烃的双官能化反应和氮杂环丙烷的开环交叉偶联反应。本文着重于开发新的自由基策略,实现过渡金属催化烯烃自由基双官能团化反应和钌/镍协同催化氮杂环丙烷自由基开环烷基化反应,从而选择性地构建复杂化合物。它主要包括以下五个部分:（1）介绍光氧化还原催化或氧化自由基策略在烯烃双官能团化反应和氮杂环丙烷开环交叉偶联反应的新进展。另外,还详细讨论了这些反应的机理。（2）提出了一个新的可见光促进策略,用于在室温下进行1,2-二烷基烯烃与α-羰基烷基溴化物和吡啶盐的去芳构化反应。特别是吡啶盐通过去芳构化反应用作自由基受体。这种温和的三组分反应使C=C键上同时连接α-羰基烷基和1,4-二氢吡啶基团,从而得到具有多种取代的各类1,4-二氢吡啶酯基衍生物。对照实验表明,该反应是在可见光照射下自由基介导的烯烃三组分双官能化反应。（3）实现了一种新的铜催化亚磷酸酯和吲哚与不饱和烯烃高区域选择性的1,2-双官能化反应,其在氧化条件下简单高效地构建了1,2-膦酰化芳基化产物,该反应具有良好的官能团耐受性和广泛的底物适应性。控制实验表明该反应是一个自由基反应,其中铜和氧化剂共同引发了亚膦酸自由基的产生。（4）建立了一种光敏剂钌/镍共催化通过去芳构化反应实现氮杂环丙烷与吡啶盐的亲电偶联反应,生成β-（1,4-二氢吡啶-4-取代）-苯乙胺,特别是生成了具有生物活性分子的衍生物。通过C2-N键区域选择性裂解和去芳构化烷基化等一系列反应过程,实现了一步引入1,4-二氢吡啶-4-取代基并形成N-H氨基。该反应具有高区域选择性和良好的官能团耐受性并且提供了一条高效的亲电偶联途径,实现了氮杂环丙烷和吡啶盐盐两个亲电体之间的转化,避免了对底物的预官能团化。控制实验证明氮杂环丙烷与吡啶盐的亲电偶联反应是一个自由基反应。