本項目屬於有機化學中的合成方法學領域。雜環化合物廣泛存在於藥物分子和合成材料中，傳統的雜環化合物合成方法主要是在高溫強酸條件下，對已官能化的底物分子的關環反應。這些方法大都具有反應條件苛刻、底物耐受性差、選擇性不高、合成路線長等缺點。因此，發展反應條件更加溫和的、選擇性更高的、底物適用範圍更廣的雜環化合物合成方法對促進相關學科的發展具有重要的意義。C−H鍵是構成有機化合物最基本、最普遍的化學鍵之一。近年來，過渡金屬催化的對化學惰性的C−H鍵直接官能化反應成為化學家們關注的焦點。由於底物不需要預活化，這類反應具有原子經濟性好，成鍵效率高的優點。

本項目圍繞過渡金屬催化的雜環藥物分子的合成方法學開展研究，在碳氫鍵活化方麵取得了一係列研究成果：利用Cu/O₂體係催化的分子內C−H鍵官能化反應用於構建雜環骨架，首次發現Cu/Fe共催化現象，並成功合成一係列重要的藥物優選骨架；首次實現了Cu/O₂體係催化的烯烴的分子內脫氫胺氧化反應,成功合成了imidazo[1,2-a]pyridine-3-carbaldehydes和1,2-disubstituted imidazole-4-carbaldehydes這兩類廣泛存在於藥物分子中的雜環結構；應用鈀催化劑，通過對C−H鍵的分子內羰基化反應構建含羰基雜環化合物；拓展了異腈在有機合成中的應用，首次把鈀催化的C−H鍵活化和異腈插入結合起來，合成了結構多樣的含氮雜環化合物，拓展了官能團化的異腈在鈀催化的雜環化合物中的應用；對所合成的化合物進行體外抑菌活性測試，發現有兩類雜環化合物具有較好的抑製結核杆菌的活性。相關成果發表於J. Am. Chem. Soc.和Angew. Chem. Int. Ed.等雜誌。

本項目成功實現利用過渡金屬碳氫鍵活化方法構建了多種具有廣泛生物活性的雜環骨架，並且對反應機理進行了深入係統的研究，為合成已知雜環化合物提供原子更經濟、步驟更簡短、環境更友好的方法；同時大量結構多樣新穎的雜環化合物為生物活性篩選提供了物質基礎，有效的合成方法又為後續活性化合物的結構修飾提供了保障，對現代有機合成和藥物研究具有重要的意義。