一直以来,C-H官能化是构筑C-C键最经济、高效、便捷的途径,对药物分子选择性烷基化修饰不仅可以提高分子的脂溶性,还可以增强分子的稳定性,是合成化学中C-C键构筑的重要研究方向之一。如今,导向基诱导的过渡金属催化逐渐难以满足社会对绿色、经济、高效反应的需求,开发廉价无毒金属催化的烷基化反应是当前化学工作者研究热点之一。此外,随着可见光氧化还原催化的蓬勃发展,可见光催化的自由基偶联反应成为构筑C-C键的新途径。本论文重点开展了廉价金属催化香豆素类衍生物合成及可见光诱导的1,4-萘醌类区域选择性烷基化反应等两部分研究,具体内容有以下三方面:第一章,综述了近年来sp²C-H键烷基化反应概况,重点介绍了烷基自由基参与的sp²C-H键烷基化反应研究进展,并从催化体系、反应机理和底物适用性方面展开论述。第二章,介绍一种廉价金属铁盐催化香豆素和色酮选择性烷基化的方法,以Fe（OTf）₃为催化剂,二酰过氧化物为烷基化试剂,发展了一种简单、高效构筑C_sp2-C_sp3键的方法。通过反应体系、催化剂、溶剂和反应温度筛选,得到了最佳反应条件,并以中等至优的收率（40%～83%）合成了25个α-直链烷基取代的香豆素类化合物和8个β-直链烷基取代的色酮类化合物。通过自由基捕捉实验验证了其自由基脱羧偶联机理。该方法的突出特点是使用廉价无毒金属催化剂、无需添加任何配体和添加剂、具有较高的区域选择性、起始材料易得和反应操作简单。第三章,介绍了一种可见光诱导有机光敏剂催化的两组分串联环化反应,高效合成了C-3烷基-γ-内酰胺取代的2-氨基-1,4-萘醌衍生物。该反应以蓝色LED灯为光源,N-烯丙基-2-溴-2,2-二氟-N-乙酰芳胺为环合底物,在廉价光敏剂Fluorescein和有机胺PMDETA的协同催化下,经分子内环化及与2-氨基-1,4-萘醌分子间偶联反应合成出9个C-3烷基内酰胺取代的2-氨基-1,4-萘醌衍生物,收率中等至优（48%～78%）。该方法为合成1,4-萘醌衍生物提供了新途径,具有催化剂廉价绿色、反应条件温和、底物适用范围广等优点。