本项目属于有机化学中的合成方法学领域。杂环化合物广泛存在于药物分子和合成材料中，传统的杂环化合物合成方法主要是在高温强酸条件下，对已官能化的底物分子的关环反应。这些方法大都具有反应条件苛刻、底物耐受性差、选择性不高、合成路线长等缺点。因此，发展反应条件更加温和的、选择性更高的、底物适用范围更广的杂环化合物合成方法对促进相关学科的发展具有重要的意义。C−H键是构成有机化合物最基本、最普遍的化学键之一。近年来，过渡金属催化的对化学惰性的C−H键直接官能化反应成为化学家们关注的焦点。由于底物不需要预活化，这类反应具有原子经济性好，成键效率高的优点。
本项目围绕过渡金属催化的杂环药物分子的合成方法学开展研究，在碳氢键活化方面取得了一系列研究成果：利用Cu/O2体系催化的分子内C−H键官能化反应用于构建杂环骨架，首次发现Cu/Fe共催化现象，并成功合成一系列重要的药物优选骨架；首次实现了Cu/O2体系催化的烯烃的分子内脱氢胺氧化反应,成功合成了imidazo[1,2-a]pyridine-3-carbaldehydes 和1,2-disubstituted imidazole-4-carbaldehydes这两类广泛存在于药物分子中的杂环结构；应用钯催化剂，通过对C−H键的分子内羰基化反应构建含羰基杂环化合物；拓展了异腈在有机合成中的应用，首次把钯催化的C−H键活化和异腈插入结合起来，合成了结构多样的含氮杂环化合物，拓展了官能团化的异腈在钯催化的杂环化合物中的应用；对所合成的化合物进行体外抑菌活性测试，发现有两类杂环化合物具有较好的抑制结核杆菌的活性。相关成果发表于J. Am. Chem. Soc.和 Angew. Chem. Int. Ed.等杂志。
本项目成功实现利用过渡金属碳氢键活化方法构建了多种具有广泛生物活性的杂环骨架，并且对反应机理进行了深入系统的研究，为合成已知杂环化合物提供原子更经济、步骤更简短、环境更友好的方法；同时大量结构多样新颖的杂环化合物为生物活性筛选提供了物质基础，有效的合成方法又为后续活性化合物的结构修饰提供了保障，对现代有机合成和药物研究具有重要的意义。
