本实验室主要从事金属催化的有机合成新反应的开发和应用方面的研究，特别是廉价过渡金属催化的碳–碳键、碳–杂形成反应及其在医药中间体、光电材料、天然产物合成中的应用。目前我们主要研究课题方向包括以下几方面：
1. 镍催化的烯烃、炔烃的双官能化反应
钯催化偶联反应的广泛应用使得传统的有机合成方法发生了根本性变革，Heck，Suzuki和Negishi三位化学家因此获得2010年诺贝尔化学奖。至今为止，Pd依然是C–C、C–N偶联反应中使用最多的催化剂。作为Pd的同族金属，Ni在地壳中的丰度大约是Pd的4200倍，而每摩尔Ni的价格却仅有Pd的1/1200。Ni与Pd有许多相似之处，也能催化多种C–C、C–N等偶联反应，但Ni的还原电位更低 (-0.24 eV vs 0.92 eV)、电负性更小 (χPNi = 1.91, χPPd = 2.20)。近些年的研究表明，Ni在偶联反应中不是仅作为Pd的一个便宜替代物，而是具有其独特的催化活性。例如，Ni催化剂在C–O、C–N、C(sp3)–X等共价键氧化加成中活性更高，而发生β-氢消除的趋势一般比Pd弱。因此，Ni在催化C(sp3)–C(sp3)、C(sp3)–C(sp2)偶联方面更具优势。此外，Ni络合物的一些基元反应更容易涉及单电子转移(SET)过程，Ni与光催化、电催化的结合为C–C、C–N偶联反应提供了更多的反应模式和应用场景。
例如, 我们实现了镍催化的中间炔烃与三甲基铝和烯丙醇的三组分偶联反应，高立体选择性地合成了四取代的1,4-二烯和1,3,6-三烯。
2. 富氮杂环化合物催化转化
苯并三嗪酮可以在过渡金属催化的条件下与各种π体系发生跨环环化(transannulation)反应, 用以构建多种含氮杂环化合物。苯并三氮唑衍生物在有机合成中应用也十分广泛，但是在过渡金属催化条件下的偶联反应研究相对较少。我们最近实现了一些N-酰基苯并三氮唑的新型催化转化。
3. 三氮烯类化合物在有机合成中的应用
三氮烯(R1–N=N–NR2R3)已有150多年的研究历史。直到20世纪70年代，芳基三氮烯(R1 = Ar, 稳定性较好)在有机合成、材料、生物医药、分析化学中的应用才逐渐得到重视。芳基三氮烯合成容易，具有热稳定性较高，耐碱的性质；在某些Brønsted酸或Lewis酸的作用下，它们可以原位缓慢地转化为芳基重氮盐 ，进而参与过渡金属催化的偶联反应和多种官能团转化。我们试图实现三氮烯作为重氮盐前体进行的烯烃、炔烃双官能化反应，特别是过渡金属–可见光联合催化条件下的新反应。此外，芳基三氮烯在加热或光照(一般是紫外)的条件下可以均裂生成芳基和胺基自由基，它们的自由基化学在C–C、C–N形成反应中的应用也是我们的研究兴趣之一。
