含氧,含氮的杂环化合物广泛存在于天然产物、以及一些重要的生物活性和药物活性分子中。对于这些杂环化合物的合成也是有机合成化学工作者长期以来的研究兴趣之一。可见光作为一种清洁,可持续性的能源。其在基础有机化学中已经被应用于可见光诱导的氧化还原催化反应中。近十年来,可见光诱导的氧化还原催化受到了有机化学工作者的特别关注,并且也取得了突飞猛进的发展。其中,可见光诱导的自由基串联环化反应作为理想的合成方法,具有原子经济,步骤节约,以及相较于传统的自由基串联环化反应条件更加温和的特点。同时,也因其产生自由基活性物种的多样性,为一些复杂结构的碳环,杂环化合物的合成提供了一条新的思路。本论文详细介绍了该领域的最新研究进展,并围绕可见光诱导的碳自由基的串联环化对含氧,含氮杂环化合物的合成展开了研究工作,其具体内容如下:首先,我们调研发现色满-2-酮骨架化合物是自然界中一类非常重要的含氧杂环骨架,其通常存在于许多含有生物活性和药物活性的分子中。并且酰肼也是一类非常重要的结构片段。正因为它们具有吸引人的活性特征,我们发展了可见光诱导的α-氨基自由基对芳酰基腙的自由基加成串联环化,成功实现了对这两种“优势骨架”的嫁接,使用该策略合成了一系列含酰肼片段的色满-2-酮,二氢喹啉-2-酮骨架化合物。此外,我们通过调控底物结构和反应条件,还成功的合成了具有重要生物活性的γ-内酰胺和-内酰胺类化合物。通过相关的控制实验和量子收率计算,我们提出了可能的反应机理。与此同时,我们通过可见光诱导产生不同电性的碳中心自由基,并发现它们在自由基串联环化中对活化和未活性的烯烃展现出不同的化学选择性。为此,我们发展了将羧酸衍生物作为电中性的烷基碳自由基前体,成功的应用于可见光诱导的脱羧烷基自由基对邻烯基丙烯酰胺的化学选择性加成串联环化反应当中。我们通过自由基的7-endo环化,温和高效的合成了一系列具有重要生物活性的苯骈吖庚因的七元含氮杂环化合物。并且,我们也成功的将该策略有效的应用于药物活性分子熊果酸与苯骈吖庚因骨架的嫁接。通过相关的控制实验和重水实验,我们提出了水通过和自由基前体N-酰氧基邻苯二甲酰亚胺形成氢键的机理诱导自由基反应的发生。