合成化学的研究内容与发展布局详解
合成化学的研究前沿和发展趋势
合成化学的研究前沿和发展趋势合成化学的研究前沿和发展趋势，听起来有点复杂，但其实这可是个很有趣的话题！想象一下，合成化学就像是在厨房里调配美味的菜肴，厨师们用各种原料组合出新奇的味道。
而科学家们呢，就是在实验室里，用化学反应把简单的分子变成复杂的、有用的化合物。
这其中的创意和技巧，简直让人目不暇接！近些年来，合成化学的研究可谓是如火如荼。
越来越多的科学家投身于这片充满挑战与机遇的领域。
尤其是在药物研发方面，合成化学起着举足轻重的作用。
想象一下，要开发一种新药，光是找到合适的分子结构，就像在浩瀚星空中寻找北斗星。
科学家们可是费尽心思，经过无数次试验，才能找到那个“星星”。
说到趋势，咱们得提一下绿色化学。
别以为绿色化学只是流行词，它真的是合成化学的一股清流。
以前合成化学常常被诟病，因为有些反应会产生大量的废物或者使用危险化学品。
可是现在，科学家们越来越关注如何减少对环境的影响。
他们努力研发新的合成路线，使用可再生的原材料，真是像给地球穿上了环保外衣，大家都为之欢呼。
还有一个不得不提的就是催化剂的进步。
催化剂就像是化学反应的助推器，让反应变得更快、更高效。
现在的催化剂不仅能节省时间，还能让反应在温和的条件下进行。
这就好比以前做饭需要猛火，后来发现小火也能煮出美味的汤，省时省力，真是一举两得。
再来聊聊分子组装技术，听起来像是拼拼乐的升级版。
科学家们现在能够以更精准的方式组合分子，这种“组装”不仅速度快，而且效果好。
想想看，以前拼拼乐需要一个个寻找，现在你只需看图纸就能把所有的零件快速组装起来，效率提升了不止一个档次！这种技术的进步，真是让人眼前一亮。
对了，合成化学也在与计算机科技的结合上突飞猛进。
咱们常说“科技改变生活”，在合成化学里也是如此。
借助人工智能和机器学习，科学家们能够更快地预测反应结果，简直就像给他们装上了“火箭发动机”。
这样的结合，让研究变得更加高效，缩短了开发新药的时间，这可是要为全人类的健康事业添砖加瓦啊！我们还得提一下合成化学的未来。
化学药物合成技术发展现状及趋势分析
化学药物合成技术发展现状及趋势分析绪论化学药物合成技术是制药领域的核心技术之一，对于新药研发和生产具有重要意义。
本文将从合成技术的发展现状和近年来的趋势分析两个方面对化学药物合成技术进行探讨。
一、发展现状1. 传统合成技术传统的药物合成技术主要是依靠有机合成化学反应来合成药物。
这种方法通常需要多步反应，且反应条件较为复杂，反应产率低，合成周期长。
不过，传统合成技术的优点在于具有多样性和灵活性，可以根据药物分子的特性进行合成，并且可以通过优化反应条件来提高合成效率。
2. 新型合成技术近年来，随着化学合成技术的不断发展，一些新型合成技术逐渐应用于药物合成领域。
其中，催化剂的应用是一个重要的发展方向。
通过利用高效的催化剂，可以加速反应速率，提高反应产率，降低副反应的发生率。
另外，固相合成技术也在药物合成中得到了广泛应用。
固相合成技术能够减少合成步骤，降低反应的复杂性，提高合成效率。
此外，生物合成和基因工程技术也为药物的合成提供了新的思路和方法。
二、趋势分析1. 绿色化合成绿色化合成是一种注重环境友好和可持续发展的药物合成方法。
该方法通过减少或避免使用有毒有害的化学试剂，降低反应条件的温度和压力，减少废弃物的生成等方法，保护环境，降低对人体的潜在危害。
绿色化合成已成为化学药物合成技术发展的重要趋势。
2. 智能化合成随着人工智能技术的快速发展，智能合成已经成为药物合成技术的新方向。
智能合成通过模拟和优化合成过程，可以快速得到最优合成路线，提高合成效率和质量。
此外，智能合成还可以通过结合大数据和机器学习算法，为新药的设计和发现提供有力支持。
3. 微反应器技术微反应器技术是一种利用微流控技术将反应在微尺度器件中进行的合成方法。
该方法具有反应速率快、产率高、反应条件可控等优点。
微反应器技术在药物合成中的应用有望提高药物的合成效率，减少废弃物的产生，降低成本。
4. 精确药物合成精确药物合成是指通过指定合成路径和调节合成条件，可精确控制产物的结构和纯度。
有机化学的研究主要包括哪几个方面？
有机化学的研究主要包括哪几个方面？
有机化学的研究主要包括以下几个方面：
1.合成化学：合成化学研究着重于开发新的有机化合物合成
方法和反应，以及设计合成路线来合成特定的有机分子。
这包括发展新的催化剂、溶剂、试剂和反应条件，以提高合成效率和选择性。
2.反应机理研究：反应机理研究探讨有机反应的具体细节，
包括反应的步骤、间质的形成和分解，以及反应的速率和选择性等。
通过深入了解反应机理，有机化学家可以更好地预测和控制反应过程。
3.天然产物合成与结构活性关系：天然产物合成研究着重于
合成生物活性分子，如药物、天然产物、生物碱等。
同时也研究这些分子的结构活性关系，以了解它们的生物活性和作用机制。
4.生物有机化学：生物有机化学研究关注有机化合物在生物
体内的合成和代谢过程。
它主要涉及酶的催化机制、代谢产物的分析和合成，以及生物体内有机反应的调控等。
5.物理有机化学：物理有机化学研究分子的结构、构象和反
应动力学等方面的物理性质。
它探讨化学键的长度、键能和键的解离能等，以及分子间相互作用、自组装和化学反应的动力学过程。
以上只是有机化学研究的一些主要方面，还有许多其他领域的
研究，如超分子化学、催化化学、材料化学等，都与有机化学密切相关。
有机合成化学与路线设计
有机合成化学与路线设计引言有机合成化学是一门研究有机化合物的合成方法和反应机理的学科。
它是现代有机化学的核心，对于药物研发、材料科学和化学工业等领域具有重要的意义。
有机合成化学的关键之一就是合成路线的设计，合理的合成路线可以提高合成效率和产物纯度，降低成本。
本文将介绍有机合成化学的基本原理和一些常用的合成方法，同时探讨合成路线设计的重要性和一些常见的路线设计策略。
有机合成化学基本原理有机合成化学是研究有机化合物的合成方法和反应机理的学科。
它通过将有机化合物转化为其他有机化合物，以满足人们对某种有机化合物的需求。
在有机合成化学中，反应物经过一系列的化学反应，最终得到目标产物。
有机合成化学的基本原理包括：1.反应物的选择：有机合成化学中，合成目标通常与反应物相关。
因此，选择适当的反应物是非常重要的。
2.反应的类型：有机合成化学中有许多不同的反应类型，如取代反应、加成反应、消除反应等。
选择适当的反应类型是实现合成目标的关键。
3.反应条件的控制：有机合成反应通常需要在特定的条件下进行，如温度、催化剂等。
控制反应条件可以提高反应效率，降低副反应的产生。
常用的合成方法有机合成化学中有许多常用的合成方法，下面将介绍几种常见的方法：1.取代反应：取代反应是有机合成中最常见的反应之一。
它通常涉及基团的断裂和基团的连接，并且常常需要适当的催化剂和条件。
常见的取代反应包括氢代替取代、醇酸酯化反应等。
2.加成反应：加成反应是将两个反应物结合成一个产物的反应。
加成反应通常需要适当的催化剂和条件。
常见的加成反应包括亲核加成反应、亲电加成反应等。
3.消除反应：消除反应是将一个反应物中的原子或基团去除掉，从而形成一个新的化合物。
消除反应通常需要适当的催化剂和条件。
常见的消除反应包括脱水反应、脱卤反应等。
路线设计的重要性合理的合成路线设计可以提高合成效率和产物纯度，降低成本。
合成路线设计对于药物研发、材料科学和化学工业等领域都具有重要的意义。
合成化学第七章
d2 RCH2CHO
不对称酮：区域选择性
O
低温、强碱
O
OH
-
O
OH-
高温、弱碱
② a合成子
RCl
O O
R+ + Cl-
a1
RCCl
O
RC+
OH
RCH a2 RCHClCOR
O
RCH
+
RCHCOR
+
OH
RCHCHR'
R R'
+
a3
RCH=CHCOR'
RCHCH2COR'
O FGI
O
O
OH
O
③ 官能团引入
FGA
COOCH3 COOCH3 FGA Ph COOCH3
Ph
OHC FGA O O COOCH3 O O COOCH3
OHC
+
O
O COOCH3
④ 官能团消去
O
FGR
O
FGR t Bu
t Bu
O
2 3 1 O Reaar NH 4 5 6 N-OH
FGI
O
例1
O
例5
CO2H
O
O
+ CO2H
CH2CO2H
H2CBr
C
CH
CH2(CO2Et)2
综合练习：试设计合成
O CO2Et Ph Ph
O CO2Et Ph Ph Ph O
O CO2Et Ph
O CO2Et + Ph
O Ph
O Ph
+
化学合成生物学的研究及其应用前景
化学合成生物学的研究及其应用前景化学合成生物学是一门新兴的交叉科学，它将化学和生物学结合在一起，探究细胞内生物大分子的结构、功能和动态变化，并研究这些分子之间相互作用的机制，以及如何使用化学手段控制这些相互作用，从而为人们带来了新型的药物研究和开发途径。
一、化学合成生物学的研究内容化学合成生物学的研究内容非常广泛，主要包括：1. 生物大分子的合成化学合成生物学的一个重要研究内容是如何利用化学手段合成出生物大分子。
这其中最为典型的就是核酸和蛋白质的合成。
在这个过程中，研究人员首先需要设计和制造出合成DNA/RNA的基本单元和合成氨基酸/肽链的基本单元，然后通过固相合成等方法将它们有机地组合起来，最终合成出完整的DNA/RNA和蛋白质。
2. 生物大分子的结构研究生物大分子的三维结构是影响它们功能和性质的重要因素，因此研究生物大分子的结构也是化学合成生物学的研究热点之一。
化学合成生物学主要通过核磁共振、X射线晶体学等手段进行确定分子结构。
例如，研究人员利用核磁共振实验技术，成功举例神经元突触蛋白-2B的立体结构，为脑部神经学和神经内科学领域提供了新的研究方向。
3. 生物大分子相互作用的研究生物大分子之间的相互作用是维持细胞正常活动的重要因素之一。
化学合成生物学正是利用分子间相互作用的规律，通过合成化合物或蛋白质等生物大分子，然后研究其相互作用的规律，从而揭示生物大分子在细胞内进行协同作用的机制及其应用前景。
二、化学合成生物学的应用前景化学合成生物学作为生物技术的一种，具有较强的应用前景，其应用领域涉及疾病治疗、医学诊断、基因编辑和农业生产等。
以下是具体应用领域的介绍：1. 药物研究和开发化学合成生物学在药物研究和开发中有着广泛的应用，尤其是在肿瘤治疗领域。
通过对肿瘤细胞的相关基因进行治疗，可以给患者带来更多的生存机会。
此外，化学合成生物学还可以用来开发新型抗生素和核酸酶等药物。
2. 医学诊断化学合成生物学在医学诊断方面也有广泛应用，比如通过DNA合成，可以合成出一系列标签分子，这样在医学诊断过程中，就可以将需要检测的分子和标签分子相结合，以此来提高诊断的准确性和效果。
有机化学合成的发展趋势与应用
有机化学合成的发展趋势与应用有机化学合成是有机化学领域的重要分支之一，是制备和研究有机分子化合物的基础工艺和手段。
它已成为现代化学的重要支柱之一，对于推动科学技术的发展起着举足轻重的作用。
随着科学技术的不断进步，有机化学合成技术也在不断地变化和发展。
本文将从合成方法、反应体系、新材料、绿色化学等方面，探讨有机化学合成的发展趋势和应用。
一、合成方法有机化学合成的关键在于发展新的合成方法。
目前，有机化学合成的研究方向主要包括以下几个方面：1.1 过渡金属催化合成此法是利用过渡金属化合物作为催化剂，催化反应物之间的化学反应，实现有机物分子的合成。
其中以钯和铜催化反应为最活跃的研究方向。
近年来，这种方法广泛应用于有机物的合成反应中，例如Suzuki偶联反应、Heck反应、Sonogashira反应等，达到了快速、简便、高效的效果。
1.2 生物大分子合成此法是利用高分子材料、酶或生物大分子催化等方法，合成具有某些特定性质的有机分子。
例如，合成生物用途的抗癌药物、生物催化反应中的蛋白质和类蛋白物等。
这种方法的最大优点是产物选择性高，反应条件温和，产物纯度高，是目前研究的热点方向。
1.3 功能化学反应此法是通过某些化学反应，将有机化合物转化为各种新型有机分子，以实现有机分子的功能化。
例如，功能化长链烯烃、糖基化合物、非对称双傅克反应等。
这种方法具有高效、简便、高选择性的特点，是未来有机化学合成的重要方向。
二、反应体系反应体系直接影响合成效率和反应产物质量。
目前，合成反应的重要研究方向包括：2.1 绿色合成体系洁净化学或绿色化学是近年来发展较快的方向之一。
它强调在反应体系中使用非危险性溶剂或催化剂，降低化学废物，减少对环境的污染。
例如，乙酰化反应中添加无机盐酸、三氯化铝等催化剂代替有毒有害的催化剂。
这种方法在大型化学生产中应用广泛。
2.2 溶剂体系溶剂对于有机合成反应起着极其重要的作用，不同体系中溶剂的选择决定了反应体系的性质。
有机合成化学的研究与发展
有机合成化学的研究与发展有机合成化学是化学领域内最为重要的分支之一，主要研究有机化合物的合成方法和合成策略。
在现代化学、生物化学、材料学等领域中都有着广泛的应用，成果丰硕。
本文将从历史角度出发，介绍有机合成化学研究的发展历程、现状和前景。
一、有机合成化学的产生有机合成化学的产生源于有机化学的发展。
有机化学最初被认为是在1828年由弗里德里希·歌罗多马斯首次合成尿素而开始的。
然而，对有机化合物的研究和应用的热潮出现在19世纪中叶。
随着化学与工业革命的合作，越来越多的新物质被合成出来，有机化合物的发展进入了一个新时期。
之后，有机化学研究走向偏重于纯化学成分和生物化学研究。
二、有机合成化学的发展历程1、从冯·林德曼到贝克曼早期的有机合成化学家们主要是冯·林德曼及其学生，他们主要从事天然产物合成及其衍生物的研究。
然而，从1900年代到1920年代，瑞典化学家阿尔伯特·贝克曼（Albert Ladenburg）等学者开始将新的合成方法运用于实践，成功地合成出苷和基因氰。
2、从共振到理论和计算化学20世纪40年代到50年代，共振理论的提出为有机合成化学的发展带来了新的突破口。
之后，量子化学领域中的一系列研究，如分子轨道理论和密度泛函理论等，也为有机合成化学的理论和计算化学提供了前所未有的资料。
现代有机化学的设计、合成、测量、分析和表征都更加精确和精密。
3、有机-金属催化有机-金属催化技术是上世纪80年代推出的一项革命性技术。
这个概念源于格勒戈尔与诺贝尔化学奖得主H.C.布朗特（H.C. Brown）的联合研究，并得到了诺贝尔奖的肯定。
有机-金属催化技术极大地丰富了合成化学家们的工具箱，拓宽了合成方法的应用范围，实现了更加高效和环保的合成方法。
对于天然产物的合成特别重要。
三、有机合成化学的现状有机合成化学的现状是合成方法的不断发展和创新。
现代有机化学家们的追求就是“一流的策略加上一流的技术加上一流的实验手段，确保有机化学研究的成功”。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
合成化学的研究内容与发展布局详解
合成化学围绕“新物质的创制”、“新反应、新方法与新技术”以及“物质合成的机制、规律和理论”进行布局和展开，这三条主线有机融合、相互促进（图1）。
合成化学的三条主线与相关研究内容
1、新物质的创制
新物质创制的内涵是利用原子外层电子排布重组化学键或利用分子相互作用来构筑新的分子体系，其魅力和核心在于新分子构建的无尽可能，其外延则在于新功能的探索和拓展，其范畴或可突破人类想象力。
合成化学不仅需要开发实现各种新反应的强大的化学键“工具库”(如常温常压下的惰性体系活化、极端条件或外场调控下的合成、生物合成和仿生合成等)，还需要发展新方法和新技术，以实现对分子堆积、多级结构
及相态结构的精准控制，进而实现物质性质和功能的可控调节。
这既是构效关系研究的基础，也是对结构认知极限的探索。
新物质的创制包括：
（1）元素化学(或元素化合物)
以元素的特异物理化学性质为基础, 探索新的元素与元素之间成键、断键反应与控制策略，实现元素化合物的精准、高效和绿色合成与转化。
（2）金属配合物
以构筑新结构与开发新功能为核心，揭示金属-碳键、金属-氢键和金属-杂原子键的形成与调控规律，发展金属配合物，特别是稀土和锕系金属配合物的成键和基元反应新理论。
（3）生物活性分子与天然产物
发展活性分子与天然产物合成的高效反应和普适的合成策略；开发具有药用前景、特别是我国特有来源的、稀缺天然产物和高附加值药物分子的制备工艺；促进机器学习、流动化学、生物合成与传统化学合成的融合，推动活性分子和天然产物合成向“智能化、自动化、集成化”方向进步。
（4）团簇化合物
开发具有未知结构与性能的新型团簇及其可控、有序组装和宏量制备方法；揭示其形成机理、演化过程和稳定性机制, 建立系统、普适性的构效关系，扩展理论基础, 推动其在纳米、催化、生命、环境等领域的应用。
（5）高分子
精确控制高分子的单体序列、拓扑结构、立构规整度和不同维度结构, 开发新型、可持续聚合物; 通过对聚合反应机理的深入理解和认识，发展新的聚合方法，突破传统单体和聚合物结构与功能的局限和认知边界。
（6）超分子组装体
开发具有精确结构、特殊物理化学性质与功能的新型组装基元；精准调控非共价相互作用间的协同机制，可控构筑结构明确的超分子组装体；通过非平衡态自组装构筑具有特殊结构与功能的超分子体系；完善超分子化学理论体系，探索新型超分子性质与功能。
（7）纳米结构
完善精确可控的纳米结构合成方法, 实现具有精密复杂结构和多层级纳米结构的构筑，实现相关体系的多功能、动态化和智能化；寻求超细、超薄、多组分、高精密、能形变、会运动等结构特征的控制策略；发展新表征手段，深化机制认知，奠定理论基础；探索非常规缺陷、晶相的生成和稳定方法，控制其分布和比例。
（8）固体结构
通过对固体微观尺度结构的准确认识和精细调控，实现以功能为导向的固体材料的理性设计及可控合成，创制具有光、电、磁、热、声、力以及相互耦合等新颖功能的固体物质；发展极端条件化学合成方法，促进新型功能固体材料的开发和新性能的发现。
（9）晶态多孔结构
设计和发展新的功能基元、化学连接方式和合成手段，探索复杂组分、等级孔结构的智能设计与高效合成；构筑以催化、吸附分离、光、电、磁、声、热等功能为导向的孔道拓扑结构和化学环境；拓展原位谱学和显微表征方法，结合理论计算，阐明孔道中的主客体相互作用、电子转移及物质传递机制。
2、新反应、新方法与新技术
高效精准的新反应、新方法和新技术是“理想合成”最核心的基石。
如何发展高效、经济、安全、绿色的合成新方法是合成化学的永恒主题。
新反应、新方法和新技术的出现往往可以改变合成化学的思路、方式和范畴，是合成化学创新的源动力。
从物质科学的全局出发，着力发展原创、独特的合成方法。
结合大数据分析与人工智能等先进技术，借助多学科交叉的研究范式，突破传统合成化学的局限，向全新的杂化合成、多元合成、跨尺度合成和智能合成过渡，引领合成化学的发展潮流。
新反应、新方法与新技术包括：
(1)催化合成反应
创制新型催化剂和催化体系，开拓催化新思想、新策略和新方法；发展分子高效催化转化新途径，实现资源高效利用、精准合成和可持续物质循环创制；阐明(分子)催化机制与规律；借助大数据分析与人工智能等先进技术，实现催化剂、催化体系和催化反应的理性设计。
(2)聚合、解聚反应与方法
通过对聚合反应机理的深入理解和认识，借鉴有机化学、无机化学、生物化学以及超分子化学等领域的知识积累与最新进展，发展新的聚合方法；突破传统单体和聚合物结构的局限及现有聚合方法的应用范围，从源头上促进功能聚合物的精准合成；师从有机合成方法学和生物化学，探索用于可持续聚合物的构筑、传统聚合物的绿色降解与高附加值转化的新方法。
(3)非共价合成
开发用于精准构筑多级、多层次、多尺度组装结构的新方法；发展高时空分辨、可原位监测自组装过程的新技术；推动非共价合成与共价合成的协同与耦合，构筑力学性能可调控的功能超分子体系，开发其在生物、材料等领域的应用；建立基于非共价作用的合成新理论；建立非平衡态自组装新体系与理论。
(4)固体合成
通过客体引导的骨架设计等策略进行功能单元的可控构筑和高性能材料的精准合成；发展新型晶态材料和玻璃陶瓷等固体材料的高通量合成，以及外延薄膜宏量简便生长等新方法；开发高稳定性材料的晶体生长、固液不同组成的大晶体生长、非常规溶剂辅助晶体生长等新策略、新方法以及新技术，解决单晶生长过程中的实时监测、定量控制等技术问题；探索软化学合成、无容器接触合成、表界面合成以及高压、多外场调控等极端条件下合成新方法及其装备。
(5)表界面合成化学
研究在液-固、气-固、气-液、液-液等表界面成键、断键、非共价相互作用的特殊机制，包括表界面共价合成、表界面非共价合成以及共价与非共价相结合的表界面合成等；在表界面精准合成新分子、创制新物质、构建新器件；探索表界面合成的宏量制备方法，以及材料和器件一体化制备技术。
(6)生物合成
开发绿色、节能、高效的新型酶促反应，阐明重要天然活性分子的生物合成途径及相关酶学机制；设计和构建基于微生物和细胞工厂的高效生物合成新路线；建立和发展基于生物信息学的相关基因组信息发掘技术。
(7)仿生合成
通过模仿简单到复杂生命体的结构与功能原理，创制不同层级、尺度和功能的新物质与材料，阐明自然、人造资源的循环路径和规律，开发高效绿色化学转化策略，推动资源的循环、再生与高附加值转化。
(8)非常规条件合成
开发外场调控及非常规条件下的新反应，揭示外场调控引发反应的新作用机制；完善具有时空分辨的反应物种原位测量手段，构建非常规条件或极端条件下的化学反应新装置、新体系；理解极端条件下化学反应对地球化学与生命化学的影响。
(9)再生资源与循环利用方法
揭示自然和人造资源循环路径的化学转化机制；开发高效绿色化学转化策略，推动资源的循环利用，提升再生资源在循环过程中的功能化水平；推动学界与产业间的深度融合，助力再生资源化学与循环化学的工业化应用。
(10)新技术、新仪器赋能的合成
基于合成化学大数据的原始积累，建设我国自主、完备、规范、开放的合成化学数据库；利用人工智能等先进技术，开发可用于分子与物质精准高效合成的深度学习方法与规则算法；研制集设计、反应、纯化、分析、反馈于一体的标准化智能反应体系，实现合成自动化；引领合成化学研究
范式从“劳动密集型和经验试错型”到“自动化、智能化、精细化”的升级。
3、物质合成的机制、规律与理论
结合人工智能、计算模拟和高时空分辨等原位表征技术，深入理解反应机制，揭示化学键断裂和形成的规律以及多重分子间相互作用力协同构筑多层次结构形成的规律，进而指导新物质的设计与制备。
基于对化学键和分子间作用力本质的深入认识，淡化无机、有机、高分子和超分子化学的边界，以科学问题为引导，通过交互融合，将合成化学的共性问题提升到规律提炼的高度。
结合计算模拟和原位表征技术，深入理解反应机制，建立相应的数据库，借助大数据分析与机器学习等技术，揭示物质合成的普遍规律，阐明物质功能的构效关系，推动合成化学从“试错性和经验性探索”到“理性和智能创制”的发展。
物质合成的机制、规律与理论包括：
(1)小分子活化与转化.
重点研究氮气、氢气、氧气、二氧化碳等气体小分子活化与转化的反应机理；阐明小分子的成键、断键过程中的关键中间体与电子转移机制，揭示小分子定向转化的调控机制，建立对小分子活化普适反应机制的认知；拓展小分子转化反应的类型，实现转化产物的多样性。
(2)有机合成机制
针对重要有机转化反应，通过对重要中间体的检测与解析，以及反应动力学及理论计算等方面的研究，揭示化学键的活化、断裂和重组的反应机制；阐明活性物种的结构与反应活性及选择性之间的构效关系，研究高活性有机物种反应的选择性调控机制，为发展新型高效的有机转化新反应提供指导。
(3)聚合反应机制
充分考虑链缠结、黏弹性、扩散性、链构象等高分子特征理化性质的影响；对引发、链增长、链交换、解聚、后修饰、网络化等基元反应进行理论描述、理性设计和机理阐述，为发展新聚合反应、实现聚合物精准合成与降解提供理论基础与指导。
(4)超分子组装机制
关注自组装过程中各种非共价相互作用的协同规律；发展在线测量技术与瞬时组装手段；捕捉及检测自组装中间过程及其非线性动力学特征；建立能量耗散体系组装过程的精确理论模型；探索快速多尺度的动力学模拟方法。
(5)固体中的反应与相变机制
阐述动力学控制固相产物的形成原理及其特征结构单元在反应过程中的分解和重组机理；拓展固体材料在温度、压力、电场等外场作用下结构相变的追踪方法；厘清离子嵌入脱出过程中基本结构稳定性差异的机制；
开展多尺度(离子、分子、团簇、颗粒)固体材料的合成机理研究；实现相变界面结构特征的表征和计算模拟。