目前的有机化学和精细化工的发展很大程度依赖于石油化工所提供的丰富原料。然而，作为一种不可再生的化石资源，短时间内大规模地对石油的开采和使用，已经开始给环境带来了破坏性的影响。利用可再生资源，降低化学发展对石油的依赖是化学研究需要努力的方向。生物质是当下最有希望提供能量和物质的可再生资源，包括多糖，木质素，脂肪和氨基酸等，在分子结构上都是由大量的碳氧键连接而成。其降解得到的大宗化工原料也基本都是含氧小分子，例如乙醇，乳酸，甘油和葡糖，氨基酸等。这类化合物的经典有机反应通常是杂原子参与的官能团转化，如何将这些分子活化，用于碳碳键形成反应，构建结构更加复杂多样并有特殊生理活性的有机药物分子，是一项有着重要科学意义和应用价值的任务。

新的反应性：

相对于碳正/碳负离子和金属烷基化合物等物种，烷基自由基具有独特和多样的反应性。首先，自由基不带电荷，在反应中不会被溶剂化，对于位阻大的试剂有明显的优势。其次，自由基的SOMO(单电子填充轨道)是一个半填充轨道。因此如图所示，它既可以与反应物的HOMO相互作用，表现出亲电性；也可以和反应物的LUMO发生作用，表现出亲核性。另外，自由基可以发生取代，加成，裂解以及偶合等多种形式的反应。这些独特的化学性质让我们有理由认为含氧小分子的自由基活化将会为合成化学创造更加新颖和多样化的途径。

 合成价值：

除了来源广泛，价格低廉等以外，仲醇和叔醇是许多药物分子如氨基醇中常见的官能团。通过对羟基1-位碳氢键的活化，将羟烷基砌块引入目标分子中，不仅为逆合成分析提供不同的切断方法，还能极大地简化分子后续修饰和官能团转化等过程，提高合成效率。此外，选择性地活化醇类分子中2或3位的碳氢键也是我们研究的主要兴趣之一。

 活化策略：

对于不同类型的含氧分子，我们计划根据碳氧键的性质，分别通过两种途径来进行活化。对于醇/醚等极化程度较低的分子，我将首先从1-位碳氢键的氧化出发，产生羟甲基自由基与亲电试剂进行反应，形成碳碳键的同时在反应位点附近引入官能团。这将是一种氧化还原中性，原子经济性的绿色方法，在合成1，2-氨基醇，γ-羟基酸等分子方面有潜在的应用。此外，对于更为极化的酯类化合物，我们设想通过对碳氧键进行过渡金属催化单电子还原来产生脱氧的烷基自由基，从而参与进一步加成或偶联反应。这种方法可使用羧酸酯类化合物替代卤代烃作为烷基化试剂，降低成本的同时，避免卤代物的排放。