可见光天然丰度大,是一类取之不尽用之不竭的可再生能源。光催化剂在光照条件下由基态跃迁至激发态,与底物之间发生单电子转移,能够在温和的条件下获得高活性的烷基自由基。21世纪以来,光催化领域的研究成果显著,将可见光作为一种“试剂”与催化剂结合,对于开发高效和选择性的化学转化具有极大的应用价值。自由基化学和光化学的结合已成为现代合成化学广泛应用的工具。本论文主要分为以下三部分:第一章第一部分,将三氟甲基（CF3）引入有机分子可以极大地改变分子的亲脂性和渗透性,在医药、农药和材料等领域发挥着重要的作用。三氟甲基广泛存在于药物分子和液晶材料的结构中,将其引入药物结构中可以提高与蛋白质结合的能力,增强药物分子的生物活性。尽管地壳中的氟含量相对较高,但有机氟化合物在自然界中极其罕见,因此在有机分子中选择性引入含氟基团以制备生物活性材料或其他功能性材料已经成为研究热点。在此,我们概述了近年来三氟甲基化反应的研究进展及其对应的新型合成方法的应用。第二部分,羧酸作为储量丰富的资源之一,具有无毒、稳定、易于储存、处理等优点。由于化石燃料的短缺和能源需求的不断增长,替代原料的来源变得越来越重要。为了从生物质资源中获得高价值的化学物质,羧基可以作为化学和区域选择性离去基团构建新的C-C键。经典的脱羧反应需在高温条件下进行,这在很大程度上限制了底物的适用性。自上世纪60年代起,随着催化技术不断革新,脱羧反应的条件愈加温和,从而实现了其在有机合成中的广泛应用。在此,我们对近年来脱羧反应的研究进展进行了概述。第二章烯烃的双官能团化反应可以将简单的前体合成结构较为复杂的有机化合物。我们开发了一种可见光介导的非金属催化合成β-三氟甲基-α-取代醇的可行方法。该体系反应条件温和,官能团兼容性好。三氟甲基和醇类化合物由于其独特的生物学性质,在医药和有机合成领域具有良好的应用前景。第三章氨基酸衍生物在有机合成,材料科学、靶向药物和生物分子功能化等多个领域发挥着重要作用。我们开发了一种光催化氨基酸脱羧自由基加成双官能团化级联反应合成功能性醇的策略。机理验证实验结果表明该催化循环是通过自由基交叉偶联实现的。光催化是近年出现的一种新型的氨基酸脱羧策略。该方法反应条件温和,具有广泛的官能团兼容性。在该体系中一些生物活性的羧酸也能以中等到良好的产率得到相应的产物,体现了这一方法在药物开发中的潜在价值。