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碳-碳(C-C)键的构筑是有机化学的永恒主题。区别于传统的活泼官能团反应，惰性键的活化和直接转化反应减少了各种试剂和原料的预先官能化，是高效、原子经济性和环境友好现代合成理念的最好体现。以碳-氢(C-H)键为代表的惰性化学键活化和直接转化反应成为有机化学最为活跃的研究领域之一。为了拓展胺类化合物氮的α-位C-H键活化的反应类型，本论文我们针对二级胺较三级胺氧化电位高，生成的反应中间体不稳定、易分解的缺点，利用可见光催化的方法实现了高效、高选择性的二级胺惰性C-H键活化及官能团化的新反应，具体研究结果如下: [1]利用激发态光敏剂较高的氧化电位易与二级胺发生电子转移，以及过渡金属Cu2+离子可以提高β-酮酯化合物亲核性的特点，实现了二级胺和β-酮酯的氧化偶联反应。以联吡啶钌Ru(bpy)3Cl2为光敏剂，以三氟甲烷磺酸铜Cu(OTf)2为过渡金属催化剂，以空气中的氧气为氧化剂，在室温条件下用可见光照射反应体系（λ=450 nm）的甲苯溶液12小时，得到高达93％的偶联产物。电子顺磁共振实验表明氧气以超氧负离子自由基(O2-·)的活性物种参与可见光催化二级胺氮的α-位C-H键活化的烷基化反应。 [2]研究发现二级胺甘氨酸酯与Cu2+离子能够在在乙腈溶液中原位生成光敏活性物种。且在可见光照射的条件下该光敏物种能够高效地将氧气敏化为单线态氧1O2，而单线态氧1O2可以有效地将甘氨酸酯氧化为亚胺。利用这一活性物种为光敏剂，空气中的氧气为氧化剂，在不需要额外贵金属光敏剂的条件下实现了二级胺的氮的α-位烷基化反应。反应温和且高效，室温条件下用可见光照射(λ=530 nm）反应体系1小时得到高达97％的偶联产物。光谱和高分辨质谱表明光敏活性物种由Cu2+离子和甘氨酸酯配位生成。电子顺磁共振实验证明光敏活性配合物在光照条件下发生了配体到金属的电子转移，活化了甘氨酸酯N-α-C-H键，同时敏化氧气生成单线态氧1O2。理论计算揭示了Cu2+、甘氨酸酯(L)和两个乙腈分子形成结构稳定的配合物[Cu-L-2CH3CN]2+，其电子占据轨道的分布符合电子顺磁共振的实验结果。 [3]利用激发态光敏剂优异的氧化还原特性和钴肟配合物高效产氢能力，以联吡啶钌Ru(bpy)3(PF6)2为光敏剂，以钴肟配合物Co(dmgH)2pyCl为催化剂，在不需任何氧化剂的条件下，首次实现了可见光催化的二级胺交叉偶联放氢反应。高效、高选择性地催化二级胺甘氨酸酯和β-酮酯偶联，并将脱除的质子转化为当量的氢气放出。在室温条件下用可见光照射反应体系(λ=450 nm)的无水乙腈溶液48小时，得到高达91％的偶联产物和几乎等当量(99％)的氢气。特别有意义的是整个反应在有机溶剂中进行，没有水的参与。这是第一例完全在有机溶剂中进行的交叉偶联放氢新反应。