有机反应机制研究：有机化学是药物科学、生命科学、材料科学等领域都会用到的学科，是一门基础科学。但是从有机化学中简单的一个反应、一个现象发展到普适的科学规律、甚至工业化的应用，对于有机反应的机制研究必不可少。它是发现新知识、同时也是提高效率的关键，但是这也是有机化学研究中的难点所在。课题组尝试解决有机化学的机制难题，并以此为基础实现反应创新。

后期官能团化反应：后期官能团化反应是一种可以高化学选择性地将复杂分子转化为至少一种类似物的化学转化。对于复杂分子的后期官能团化是有机化学中亟待解决的问题，因为众多领域广泛需求这类反应的产物，例如药物开发、医学成像领域等。药物分子后期官能团化必须在众多官能团中选择性地编辑指定位点，因此极具挑战性。课题组以开发出可以直接对复杂药物分子进行修饰的化学反应为目标，希望能够开发出可以被从业者广泛使用的后期官能团化反应。

氟化反应：选择性的向药物分子中引入氟原子可以显著改善其代谢稳定性、物化性质和生物活性。但是由于氟离子大的电负性和小的离子半径，使这一转化通过金属有机机理、传统亲核亲电取代反应机理都难以实现。课题组希望开发出多种底物的氟化反应，并且将其运用于PET示踪剂合成。