能源是人类生存和发展的根本。随着人类社会的飞速发展,能源危机以及传统能源不合理利用产生的环境问题也日益凸显。绿色能源的开发与应用一直以来都是科学家研究的重点。太阳能取之不尽用之不竭,是一种十分理想的绿色能源。化学家们不断探索将太阳能转化为化学能的高效途径,光化学成为化学研究领域中的热点。可见光氧化还原催化可以利用光敏剂的光学性质来促进化学反应中的氧化还原过程,在较为温和的条件下通过单电子转移过程产生自由基、自由基离子等高活性的反应中间体,近年来被广泛地运用于有机合成中。也正是由于自由基等中间体的高活性,使得反应的选择性特别是立体选择性成为可见光氧化还原催化反应中的难点。目前通过光敏剂与手性催化剂协同催化是实现该类反应立体化学控制的通用策略,本文以开发可见光氧化还原催化参与的协同催化策略实现不对称烷基化反应为目标展开研究。研究内容主要分为以下三个部分。第一部分:通过可见光氧化还原催化与钯协同催化,分别以4-烷基-1,4-二氢吡啶和三级芳胺为烷基源,实现了高区域性和对映选择性的自由基烯丙基烷基化反应。在这一双催化反应过程中,由光循环产生的烷基自由基作为π-烯丙基钯配合物的偶联试剂。通过充分的底物拓展,说明了该方法具有很好的适用性。这种机制新颖的策略扩大了传统的钯催化不对称烯丙基烷基化反应的范围,并作为其替代和潜在的补充。第二部分:通过可见光氧化还原催化与布朗斯特酸协同催化,实现了4-烷基-1,4-二氢吡啶对亚胺的自由基烷基化反应。该反应官能团容忍性好,常见的官能团如羟基、酯、酰胺、醚、氰基和杂环等均能耐受。该反应底物适用范围广,醛亚胺和酮亚胺均能适用,以高达98%的产率获得了一系列结构多样的胺类衍生物。第三部分:我们开发了一种通过电子给体-受体复合物(EDAComplexes)促进的αx-氧代酸对亚胺自由基酰基化反应。该反应无需光敏剂和添加剂,并且以二氧化碳为唯一废料。这一反应为α-氨基酮的合成发展了一种条件温和、环境友好、经济高效的新型自由基策略。