专家介绍:
合成化学的研究重点在于新物质与新功能的创制与开发。官能团化学、非官能团化学、碳−碳键骨架化学等化学键的活化和转化研究的不断进步,极大地推动了合成化学朝向绿色化、精准化和功能化三大趋势快速发展。然而,在温和条件下更加惰性的大宗化学品(如氟代烃、氯代烃、非活化的芳烃和烷烃等)高效高选择性的活化和转化十分困难。
郭教授研究员利用金属-氮杂环卡宾(NHC)丰富的电子和立体结构,及其优异的光物理和光化学性质,发展新型惰性化学键活化和硼化策略,实现有机硼化合物的高效合成。突出进展包括:1) 利用Ni-NHC高效活化N-H键和C-H键优先级顺序的差异性,实现硼酸频那醇酯(Bpin)无痕导向基团的原位安装和移除,精准硼化吲哚化合物C3位C-H键;2)首次提出利用光催化剂三重态能量转移策略,突破Ni-NHC活化惰性键形成的Ni(II)中间体难以进行转金属化的挑战,实现了多氟芳烃C-F键的高效硼化;3)率先利用Ni-NHC作为唯一光催化剂,诱导芳基C-Cl键活化断裂,实现氯代芳烃高活性和高选择性硼化。(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 17612; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 13136; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 18231; Chem. Rev. 2021, 121, 3561等)
此外,郭教授研究员还基于金属/半导体异质结构,开发了一系列新型金属/碳化硅光催化剂;基于金属等离激元和石墨烯的电子效应,开发了一系列Cu/石墨烯等离子体金属催化剂;协同光生电子-空穴的分离和迁移,以及表界面亲电/亲核位点的设计和修饰,实现了光催化ɑ,β-不饱和醛和硝基苯类化合物的选择性加氢反应、硝基苯还原偶联反应、C-X键硼化反应、C-C和C-N偶联反应以及太阳能燃料的光催化合成等。(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 9361; Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1973; J. Catal. 2021, 395, 258; J. Catal. 2020, 389, 517; ACS Catal. 2015, 5, 3836等)