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自由基反应广泛应用于医药、农业和生物化学中，在各种化学转化过程中扮演了极其重要的角色。自由基种类繁多，并且广泛存在，在众多的自由基种类中，含氮自由基是相当重要的一种，利用氮自由基来构建C-N键可以一步实现多个位点的反应，在含氮化合物的合成中具有优势。本文首先对含氮自由基的种类及产生方式进行了总结，同时总结了有氧条件下含氮化合物产生氮自由基参与的一些反应。
氧气参与的反应符合绿色化学的要求，本论文以氧气作为自由基引发剂或是氧化剂，以廉价易得的含氮小分子作为反应底物，成功的发展了以N-H键断裂引发氮自由基的几种反应，包括氧化脱氢、氧化自偶联、氧化偶联反应、串联环化氧化反应。论文主要包括以下几个方面的内容：
1.利用t-BuONa/DMSO/O2体系实现四氢喹啉的氧化脱氢反应。通过EPR实验和氘代跟踪实验得出，在碱和氧气的条件下，DMSO产生DMSO·自由基，通过拔氢夺取氮上氢原子，N-H键的断裂产生氮自由基，同时氮自由基被氧气捕获然后进一步的脱氢得到喹啉。通过对底物的扩展发现1,2,3,4-四氢喹啉，吲哚啉都有较好的官能团适用性。
2.在CuI/t-BuONa/DMF/O2条件下，实现了N-甲基苯胺一步氧化得到甲脒的反应。机理研究表明，t-BuONa/DMF/O2共同作用产生自由基，通过夺氢使得N-甲基苯胺的N-H断裂得到氮甲基苯胺自由基中间体(·NMA)。·NMA被进一步氧化得亚胺，·NMA对生成的亚胺加成后氧化脱氢得到产物。在这个过程中，铜催化剂起到了稳定了亚胺的作用，阻止其进一步被氧化。
3.利用t-BuONa/DMSO/O2体系实现了N-甲基苯胺和硝基苯的氧化脱氢偶联。机理研究表明，在此体系下产生的氮甲基苯胺氮自由基(·NMA)对硝基苯加成后进一步氧化实现芳基直接胺化。
4.以NIS作为自由基引发剂，氧气作为氧化剂，实现了N6-炔丙氨基嘌呤化合物的串联环化氧化反应。机理研究表明，首先，NIS的N-I键断裂形成酰亚胺自由基，该自由基通过夺取嘌呤环炔丙胺基上N-H形成氮自由基。而后氮自由基对炔烃进行分子内的加成得到中间体，并进一步在氧气的作用下发生加氧氧化得到产物。18O2同位素实验证明，产物中的氧原子来自于氧气。
氧气参与的反应符合绿色化学的要求，本论文以氧气作为自由基引发剂或是氧化剂，以廉价易得的含氮小分子作为反应底物，成功的发展了以N-H键断裂引发氮自由基的几种反应，包括氧化脱氢、氧化自偶联、氧化偶联反应、串联环化氧化反应。论文主要包括以下几个方面的内容：
1.利用t-BuONa/DMSO/O2体系实现四氢喹啉的氧化脱氢反应。通过EPR实验和氘代跟踪实验得出，在碱和氧气的条件下，DMSO产生DMSO·自由基，通过拔氢夺取氮上氢原子，N-H键的断裂产生氮自由基，同时氮自由基被氧气捕获然后进一步的脱氢得到喹啉。通过对底物的扩展发现1,2,3,4-四氢喹啉，吲哚啉都有较好的官能团适用性。
2.在CuI/t-BuONa/DMF/O2条件下，实现了N-甲基苯胺一步氧化得到甲脒的反应。机理研究表明，t-BuONa/DMF/O2共同作用产生自由基，通过夺氢使得N-甲基苯胺的N-H断裂得到氮甲基苯胺自由基中间体(·NMA)。·NMA被进一步氧化得亚胺，·NMA对生成的亚胺加成后氧化脱氢得到产物。在这个过程中，铜催化剂起到了稳定了亚胺的作用，阻止其进一步被氧化。
3.利用t-BuONa/DMSO/O2体系实现了N-甲基苯胺和硝基苯的氧化脱氢偶联。机理研究表明，在此体系下产生的氮甲基苯胺氮自由基(·NMA)对硝基苯加成后进一步氧化实现芳基直接胺化。
4.以NIS作为自由基引发剂，氧气作为氧化剂，实现了N6-炔丙氨基嘌呤化合物的串联环化氧化反应。机理研究表明，首先，NIS的N-I键断裂形成酰亚胺自由基，该自由基通过夺取嘌呤环炔丙胺基上N-H形成氮自由基。而后氮自由基对炔烃进行分子内的加成得到中间体，并进一步在氧气的作用下发生加氧氧化得到产物。18O2同位素实验证明，产物中的氧原子来自于氧气。