C（sp~3）-H键的活化及其官能团化是一种具有原子经济性和步骤经济性的方法。它能在惰性位点引入官能团,从而避免底物的预官能团化并简化了复杂有机分子的制备。甘氨酸是最简单的天然α-氨基酸。甘氨酸及其衍生物的直接α-C（sp~3）-H键官能团化是获得各种复杂α-氨基酸衍生物最直接的策略之一。在过去的十几年中,甘氨酸衍生物的氧化脱氢偶联反应主要是以亚胺离子机理实现的。但是通过该机理,仍然存在一些不能兼容的反应,如:简单的烷基化反应。近年来,随着自由基化学的迅猛发展,各种以自由基-自由基偶联的反应被相继报道。自2018年以来,许兆青教授课题组以氧化还原活性酯,吡啶盐,卤代烃为烷基自由基前体,通过自由基-自由基偶联途径实现了甘氨酸衍生物的烷基化。然而该方法存在原子利用率低,需要对烷基试剂进行预官能团化等问题。因此有必要开发一种绿色,安全,原子经济,底物范围广的方法用于甘氨酸衍生物及肽链的修饰。本文在温和条件下,分别用芳基自由基提氢以及氧化烷基硼酸产生自由基,通过自由基-自由基偶联途径,合成了一系列非天然氨基酸和天然氨基酸。具体内容如下:第一章,简要阐述了自由基介导的C（sp~3）-H官能团化反应研究进展。包括以下两个方面的内容:（1）卤、氮、氧、硫等杂原子自由基介导的C（sp~3）-H官能团化反应;（2）碳自由基介导的C（sp~3）-H官能团化反应。第二章,详细介绍了可见光促进,Ru/Cu催化甘氨酸衍生物与烷基硼酸的需氧烷基化反应。还揭示了在单一的Ru或Cu催化下,甚至在没有金属催化剂的自氧化条件下,同样也能以较低的产率进行相应的转化。该方法在温和的反应条件下,成功地实现了具有广泛底物范围和显著官能团耐受性的复杂氨基酸衍生物的大型库的构建。除此之外,机理研究还揭示了自由基中间体的重要性。第三章,首次报道了在光氧化还原中性条件下,使用芳基噻蒽盐为芳基自由基源,通过芳基自由基提氢,实现了甘氨酸衍生物与多卤代烃、未活化的烷烃、醇和乙腈之间的交叉偶联,合成了一系列的非天然α-氨基酸和天然α-氨基酸。如:苯丙氨酸、丝氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等。此外,还首次报道了芳基自由基作为氢原子转移试剂,用于裂解未活化的烷烃、醇、醛的C-H键生成相应的碳自由基。这进一步丰富了芳基自由基的应用,为开发新的氢原子转移试剂提供了一种新思路。