房华毅

男， 南开大学材料科学与工程学院， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

2006-2010，北京大学化学与分子工程学院，本科
2010-2015，北京大学化学与分子工程学院，博士
2015-2016，马克思普朗克化学能源转化研究所，博士后
2016-2017，宾夕法尼亚大学化学系，博士后
2017-2019，复旦大学化学系，青年研究员
2019-今，南开大学材料科学与工程学院，研究员

研究领域和兴趣

金属有机化学

主要业绩

在当代化学及相关领域科研实践活动之中，“金属配合物自由基（metalloradical）”这一概念逐步进入研究者们的视界，虽然对此尚未有明确且权威的定义，但根据已有研究，该概念通常泛指展现出一定自由基电子构型或反应性特征的开壳层金属配合物。学界对于金属配合物自由基的研究兴趣主要源于对金属蛋白/金属酶丰富生物活性与机制的探索，其中金属配合物自由基为诸多金属蛋白/金属酶中的核心结构，直接或间接参与各类重要的生命化学过程。如在一系列过氧化物酶、氧化酶以及血红蛋白中，铁卟啉配合物自由基为O2及H2O2等底物的结合及活化位点。又如四核锰配合物自由基是光合系统II中H2O氧化产生O2的关键反应中心。此外，在一些重要的化学品人工生产合成过程中，金属配合物自由基也是不可或缺的关键活性中间体。虽然相较于以H•、H3C•、HO•为代表的典型有机自由基，金属配合物自由基的反应活性更为温和，但这同时也为科研实践中金属配合物自由基的针对性设计合成及反应性调控提供了科学抓手。此外，就结构组成而言，研究者们有丰富的中心金属元素及多样的配体种类可供选择，这些为金属配合物自由基灵活多变空间结构及电子构型奠定了化学基础，也为此类物质的反应活性及潜在应用构筑了极为广阔的想象空间。
虽然金属配合物自由基具有丰富多样的结构与性质，但目前对其合成方法及性质调控策略仍缺乏系统性研究，学界尚未形成可供参考的普适性金属配合物自由基设计及应用范式。相应地，关于金属配合物自由基反应性的探索也仍然处于起步阶段，且主要集中于自身既已具有一定活性的反应底物，如重氮化合物、叠氮化合物、苯磺酰腙类化合物以及四氮唑类化合物等。此外，由于特定活性官能团的存在，此类反应物活化转化过程的原子利用经济性难以提高。综合而言，已有研究并未将金属配合物自由基的反应特性充分应用于小分子及惰性化学键的活化转化。小分子物质是化学合成中最为基础的结构砌块，而惰性化学键的活化则可拓展依赖于活泼官能团转化的传统合成模式。因此，无论在基础研究领域还是相关工业生产活动中，小分子及惰性化学键的活化转化方法开发均受到人们的广泛关注。就金属配合物自由基而言，由于其特殊的反应活性一般被认为可以经由丰富的途径诱导小分子及惰性化学键的活化及转化，是相关物质资源利用模式革新及效率提升的重要潜在途径，但已有相关研究仍然十分有限，该领域存有极大的拓展空间。申请人的研究兴趣集中于温和条件下具有开壳层电子结构的金属配合物诱导的小分子及惰性化学键的活化及转化策略开发，并取得了一系列突破。根据活化及转化过程中的关键基元反应途径不同，所取得的研究结果大致可以分为三类：（1）基于自由基（单电子）转移的小分子及惰性化学键活化转化策略；（2）基于“自由基对”的小分子及惰性化学键活化转化策略；及（3）基于经典有机金属基元反应步骤的小分子及惰性化学键活化转化策略。

代表成果

1. Changjiang Wu, Hui Guo, Bingjian Feng, Songyi Li, Tianlin Zhou, Yingzhuang Xu, Jie Zhang, Peng Cui, Yinshan Meng, Huayi Fang,* Chunhua Yan, C─C Bond Formation via Reductive Elimination at Rare Earth Centers, Angewandte Chemie-International Edition, 2025, DOI: 10.1002/anie.202511551;
2. Shaochong Cao, Tianlin Zhou, Yongshuai Liu, Wenyi Lu, Aiwen Zhang, Shan He, Pengshu Yi, Longli Ma, Zhu Liu, Fengkai Zuo, Liang Cao, Zhouhong Ren, Mingxin Ye,* Huayi Fang,* Jianfeng Shen,* Covalent Organic Frameworks with Localized High Polarity via Defect Engineering for Interfacial Regulation of Aqueous Zinc Batteries, Journal of the American Chemical Society, 2025, 147, DOI: 10.1021/jacs.5c11813;
3. Changjiang Wu, Yingzhuang Xu, Songyi Li, Yinshan Meng, Huayi Fang,* Chunhua Yan, Formation of Radical-like NH Ligand from NH3 at Ambient Conditions Mediated by Dialkyl Rare-Earth Complexes, Journal of the American Chemical Society, 2024, 146, DOI: 10.1021/jacs.4c08752;
4. Yingzhuang Xu, Bingjian Feng, Songyi Li, Huayi Fang,* Alkoxycarbonyl Groups in Metalloesters Showing Oxocarbenium-like Structure and Alkylating Reactivity, Angewandte Chemie-International Edition, 2024, DOI: 10.1002/anie.202402370;
5. Pengshu Yi, Zhiheng Li, Longli Ma, Bingjian Feng, Zhu Liu, Yongshuai Liu, Wenyi Lu, Shaochong Cao, Huayi Fang,* Mingxin Ye,* Jianfeng Shen* Eco-Friendly High-Performance Symmetric All-COF/Graphene Aqueous Zinc-Ion Batteries, Advanced Materials, 2024, 36, DOI: 10.1002/adma.202414379;
6. Yingzhuang Xu, Songyi Li, Huayi Fang* Direct synthesis of oxalic acid via oxidative CO coupling mediated by a dinuclear hydroxycarbonylcobalt(III) complex, Nature Communications, 2023, 14, DOI: 10.1038/s41467-023-38442-4;
7. Dan-dan Zhai, Si-jun Xie, Yi Xia, Hua-yi Fang,* Zhang-jie Shi* Silylamido supported dinitrogen heterobimetallic complexes: syntheses and their catalytic ability, National Science Review, 2021, 8, DOI: 10.1093/nsr/nwaa290;
8. Jiajing Zhang, Wentao Zhang, Minghui Xu, Yang Zhang, Xuefeng Fu, Huayi Fang* Production of Formamides from CO and Amines Induced by Porphyrin Rhodium(II) Metalloradical, Journal of the American Chemical Society, 2018, 140, DOI: 10.1021/jacs.8b03029;
9. Zhi-Chao Cao, Si-Jun Xie, Huayi Fang,* and Zhang-Jie Shi* Ni-Catalyzed Cross-Coupling of Dimethyl Aryl Amines with Arylboronic Esters under Reductive Conditions, Journal of the American Chemical Society, 2018, 140, DOI: 10.1021/jacs.8b08779;
10. Huayi Fang, Bren E. Cole, Yusen Qiao, Justin A. Bogart, Thibault Cheisson, Brian C. Manor,
Patrick J. Carroll, and Eric J. Schelter* Electro-kinetic Separation of Rare Earth Elements Using a Redox-Active Ligand, 2017, 56, DOI: 10.1002/ange.201706894;

*以上信息由高级会员个人更新和维护。