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近年来可控的自由基反应在有机合成中的应用引起有机化学家的广泛关注。由于自由基反应条件温和,许多官能团都不需保护,合成化学家一直努力发展自由基反应在天然产物合成中应用的成熟方法。我们课题组已报道了一系列主要用于合成碳环骨架的Lewis酸催化的立体选择性原子或基团转移自由基环化方法。本论文在已有工作基础上发展了杂环骨架的构建方法,并用于天然产物关键中间体的合成。本论文还发展了以C=N双键为受体的分子间自由基反应,并用于β2-氨基酸的不对称合成。许多含有吡咯烷结构的天然产物显示出很强的生物活性和细胞毒性,因此立体选择性构建吡咯烷结构成为有机合成方法学研究的一个重要课题。本论文发展了一种以二苯联硒为自由基捕获剂的α-苯硒基-β-羰基酰胺的苯硒基转移自由基环化方法。通过对酰胺N上保护基和不饱和键的取代形式对环化反应的影响进行考察发现,该方法不需Lewis酸催化就能高度立体选择性的合成反式3,4-二取代吡咯烷酮。这一方法被成功用于合成天然产物Isocynometrine的关键中间体。本论文还发展了一种Et2AlCl催化的α-苯硒基-β-羟基酰胺的苯硒基转移自由基环化方法。通过对Lewis酸和关环底物的考察发现,Et2AlCl是使该反应有良好收率和高立体选择性的关键,与Et2AlCl络合的反应过渡态通过优势构象进行关环,实现了底物控制的立体选择性合成。该方法可以同时构建三个手性中心,高度立体选择性地合成syn-anti相对构型的3-（1-羟基烷基）-吡咯烷酮。本论文还尝试了通过苯硒基转移自由基关环反应合成含氧杂环天然产物。牛蒡甙元Arctigenin及其衍生物是具有良好活性的含氧杂环天然产物。我们以卤素或苯硒基取代苯甲酰乙酸桂醇酯为模型,通过自由基环化以45%的产率得到γ-丁内酯产物。然而尝试以香兰素为原料经汇聚式合成得到的关环前体进行自由基关环反应均未取得理想结果。这可能是由于底物中取代基的体积太大,不利于环化反应的发生。在以上研究基础上,本论文进一步将研究扩展到分子间的自由基反应。β2-氨基酸的手性合成是有机合成中一个有意义的领域。我们发展了一种新型的银催化酰基噁唑烷酮对肟的分子间自由基加成反应,并应用于β2-氨基酸的合成。此反应对脂肪族取代基有很好效果,通过手性辅基诱导以良好的产率和非对映选择性合成了手性β2-氨基酸前体。通过加入自由基捕获剂TEMPO的对比实验对反应机理进行探讨,初步证明反应经过自由基过程。此反应有望在更多重要的有机化合物砌块,如β2,3-氨基酸的合成中应用。