1.  过渡金属催化的C-H/CO2偶联及环化反应研究

        将二氧化碳作为C1合成子构筑高附加值化学品，不仅有助于解决日益增长的环境问题，还可部分减少对石油资源的依赖。均相催化不仅可以在催化机理方面进行深入研究，为多相催化提供理论指导，同时在多组分催化、立体选择性反应，特别是合成精细化学品方面具有明显的优势。目前，过渡金属催化的二氧化碳均相转化研究还比较少，且基本上都是单一键的断裂和羧化，底物和产物结构单一，适用范围较窄。针对二氧化碳均相转化的局限性，本项目选择丰产廉价的镍催化剂，设计研究基于环镍中间体的适用于更多组分、更多键型和更多结构底物的镍催化还原羧化反应。即在还原条件下，由廉价易得的烯、炔、醛酮、亚胺、腈、苯并呋喃等原料出发，通过零价镍启动的还原偶联、氧化加成等多种途径，生成环镍中间体，进而与二氧化碳发生还原羧化反应。本项目为发展出底物廉价易得、种类丰富多样、反应原子经济的二氧化碳偶联及转化方法提供了独特的解决方案。

2.  过渡金属催化的基于CO₂的后期C-H键羧化反应研究

       药物分子的后期C-H键官能团化，是对药物分子结构修饰，发现新药的重要手段，是合成化学的研究热点之一。尽管已经有不少后期C-H键官能团化方法被开发出来，但后期C-H键羧化一直面临挑战。文献上的后期羧化主要依赖于高活性的金属有机试剂与二氧化碳的反应以及钯催化的C-X键与一氧化碳的羟基羰基化反应。这两种反应的原子经济性都不高。而且前者反应条件苛刻，官能团耐受性差；后者使用贵金属催化剂和有毒的一氧化碳。以二氧化碳作为C1合成子的过渡金属催化的羧化反应，是合成羧酸及其衍生物的最为经济和绿色的方法。因此，本项目拟选择铁、钴、镍、铜等丰产金属作为催化剂，发展基于二氧化碳的可用于复杂分子后期官能团化的位点选择性的C-H键羧化反应。具体研究思路是将成熟的后期C−H键官能团化方法与过渡金属催化的羧化反应相结合，发展一锅两步法的形式上C-H键羧化反应，为药物分子的后期C−H键羧化修饰提供高效实用的方法。

1. 国家自然科学基金，22271160，“镍催化的二氧化碳偶联与转化反应研究”，2023.01-2026.12。

2. 国家自然科学基金，22471132，“过渡金属催化的基于CO2的后期C-H键羧化反应研究”，2025.01-2028.12。

1.  宋礼成，王佰全，金属有机化学原理及应用，高等教育出版社，103万字，2012.

2.  Tan,X.; Liu, B.; Li, X.; Li, B.; Xu, S.; Song, H.; Wang B.* Rhodium-catalyzedcascade oxidative annulation leading to substituted naphtho[1,8-bc]pyrans by sequential cleavage of C(sp²)-H/C(sp³)-Hand C(sp²)-H/O-H bonds, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16163-16166.

3.  Liu, B.; Zhou, T.; Li, B.; Xu, S.; Song, H.; Wang, B.* Rhodium(III)-catalyzed alkenylationreactions of 8-methylquinolines with alkynes via C(sp³)-H activation, Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 4191-4195.

4.  Tang, S.; Zhao, X.; Yang, L.; Li, B.; Wang,B.* Copper-Catalyzed Carboxylation of Aryl Thianthrenium Salts with CO2,Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202212975.

5.  Tang, S.; Liu, Z.; Zhang, J.; Li, B.; Wang,B.* Copper-catalyzed C4-selective carboxylation of pyridines with CO2via pyridylphosphonium salts, Angew. Chem.,Int. Ed. 2024, 63, e202318572.