有机氟化学

由于氟原子和氢原子的原子半径相近，大小相似，当分子中的氢原子被氟原子取代后，并不会引起该分子立体构型的显著变化。但是，由于氟原子具有很大的电负性，当氟原子取代氢原子后，往往会使原来分子的电子性质发生很大的改变。从分子学的水平来看，这样的改变通常会引起分子亲脂性的变化，和目标结构静电作用的变化及对一些代谢途径的抑制作用。从生理学的水平来看，含氟药物和一般的药物相比，具有更好的生物穿透性，有更好的与目标器官作用的选择性，通常会使使用的剂量大大降低。因此，以“开发新型有机氟化物合成方法学”为核心目标，针对“如何实现氟向有机分子的高效、高选择性引入”这一关键科学问题亟待解决。

自由基化学

近年来，由于具有高度的原子和步骤经济性，过渡金属催化的碳-氢官能化反应发展迅猛，成为当前有机化学最受关注的研究热点之一。但是，由于有机分子中通常存在多个碳-氢键，如何实现碳-氢官能化反应中的化学、区域，尤其是立体选择性的高效控制，无疑成为这一领域的主要挑战和研究重点。本课题组提出新的过渡金属催化不对称碳(sp³)-氢官能团化策略：在自由基型导向基团存在下，通过[1,n]-氢迁移实现远程自由基碳(sp³)-氢活化，生成的碳自由基氧化手性金属络合物得到高价金属物种，再在手性配体控制下进行立体选择性还原消除，得到最终的手性产物。与过渡金属催化的不对称碳(sp³)-氢活化一般发生在导向基团的γ-位不同，本策略根据底物的不同发生[1,n]-氢迁移，最终实现烷基链上远程碳(sp³)-氢键的对映选择性官能团化反应。

惰性键的转化

基于原子经济性及多步合成应用上的考虑，以便宜、易得的酰胺或者胺为原料，通过钯催化的选择性碳-氢键活化，化学、区域、立体选择性地构建环内酰胺:酰胺和胺底物中的杂原子官能团同时作为导向基团和构建环内酰胺的合成砌块。 该策略的应用，为碳(sp³)-氢官能化方法学在复杂分子全合成中的应用带来了机遇， 提供了快速简单、方便有效、原子经济性地合成环内酰胺骨架天然产物的可能途径。本课题组探索碳-氢键直接官能化反应并应用于复杂分子全合成的可靠性、优势以及原子经济性等特点，并为其在药物化学领域的进一步应用上的可能性提供参考。