程旭

男， 南京大学化学化工学院， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

学习经历：
1996-2000：南开大学化学系，获得本科学位。
2000-2005： 南开大学元素有机化学研究所，获得博士学位，研究方向为手性催化剂的设计和对映选择性催化反应，指导教师：周其林教授。
工作经历：
2005至2008： 德国Max-Planck煤炭研究所，从事博士后研究工作，研究方向为有机催化，合作教授：Benjamin List
2008至2009： 美国德克萨斯州立Austin分校，化学系从事博士后研究工作，研究方向为神经元修复活性的天然产物全合成，合作教授: Dionicio Siegel.
2010至2012：美国普度大学化学系博士后，研究方向为高抗癌活性天然产物全合成和抗SARS活性的药物设计，合作教授: Arun K. Ghosh.
2012至2017：南京大学化学化工学院副教授
2018.7至今：南京大学化学化工学院教授

研究领域和兴趣

有机电合成，自由基化学

主要业绩

科研工作：
利用可再生能源驱动物质转化是我国的重要产业政策和发展方向。有机电合成是沟通清洁能源与化学物质转化的最快捷路径之一，而在这条通路上，电极材料无疑是关键的桥梁，其对于电化学合成的结果具有重要影响。申请人课题组立足于我国可以自主可控规模生产的石墨毡导电材料，开展有机电合成研究。石墨毡材料具有化学性质稳定、比表面积大、微观10微米级微电极、宏观为海绵状可渗透电极及便于加工等基本性质。同时它也是一种亲脂性的碳材料。
基于以上的独特的性质，申请人课题组以石墨毡为阳极，发展了以氨为氮源，直接插入多取代烯烃，构建非保护氮杂环丙烷的工作。特别的，构建的四取代氮杂环丙烷反应原子经济性达到98%以上，迫近原子经济性的理论极限。在此基础上，借助石墨毡驱动连续电子转移的能力，申请人实现了氨气直接插入到环烯烃内部，构建含氮芳环的电化学转化，唯一副产物为氢气，理论原子经济性大于99%。更进一步，申请人充分利用石墨毡电极驱动四电子连续转移，实现含氮杂环的芳构化、去芳构化、芳构化的3级串联反应，即电化学连续碳环骨架编辑。
申请人也利用石墨毡为工作阴极，实现了以氨气为氢源在常温常压下的电化学氢化反应。在这一体系中，无需过渡金属催化剂以及氢气，而是直接通过石墨毡驱动的连续电子转移实现C-H键构建，唯一副产物为氮气。同时，申请人模拟光合作用，实现了电化学驱动的重水为氘源的多种官能团的氘化反应。特别的，申请人利用叔丁醇锂为活化剂，实现了芳基三氟甲基电化学条件下的脱氟氘化，构建芳基二氟氘甲基化合物。以此方法可以在无过渡金属催化条件下，在最终阶段对含三氟甲基的药物进行修饰。此外，申请人还以过渡金属钯双磷配体络合物与石墨毡阴极联用，实现了零价钯/一价钯/二价钯催化的不对称烯丙基吡啶化反应。该反应为烯丙基不对称芳基化方面为数不多的研究工作，揭示了电场条件下钯催化剂可以作为电子转移催化剂/手性过渡金属催化剂的多重角色，发现了配体对于稳定自旋密度以及电荷的重要能力。
近期，申请人以石墨毡电极为工具，瞄准有机电合成中的一系列痛点问题开展研究。有机电化学普遍需要采用昂贵、易燃、有毒的溶剂和额外的支持电解质，削弱了电化学转化的绿色属性。此外，有机电合成还存在着转化率、化学选择性、电流效率等一系列亟待解决的科学难题和产业化的卡脖子因素。以上这些不利因素均与反应物在电极界面和溶液中的传质息息相关。有鉴于此，申请人首次提出了结合石墨毡电极材料在全水相中进行电化学合成的全新策略，以克服传质效率低这一电合成核心难点。该合成体系可以利用石墨毡表面的亲油性与疏水性的有机物结合，利用水的表面张力为驱动力，将有机物聚集在电极表面，通过聚集诱导效应，避免了传质效率受限造成的以上问题，同时确保了高转化效率/高化学选择性/高转速率/高电流效率等重要指标，避免了有机溶剂和外加昂贵电解质等成本项。
申请人获得2017年Thieme Chemistry Journal Award，入选2019年江苏省青蓝人才工程。

教学工作：
在开展科研工作的同时，申请人还在本科教学方面投入了大量的时间精力，担任南京大学有机教研副主任以及有机实验教学主任，开展了一系列的教学改革尝试。如将电化学科研的内容应用到基础实验课的教学工作中，首次实现了电化学氯化反应在基础实验教学中的开设。同时，配合教学工作，申请人研发了数字式电解电源，其工作稳定，价格低廉，功能扩展性强，不但应用于本科教学，还销往多个高校，应用于科研工作。这些教学实践应用于本科拔尖学生的培养，获得了2021年全国大学生化学创新实验设计竞赛二等奖，相关工作发表在Journal Chemical Education上。在此基础上，申请人结合人工智能/机器学习的方法，带领本科生创新团队，对电化学氯化反应进行优化，开展人工智能与基础有机实验相结合的教学创新，应用于有机教学基础课，该实验项目获得大学第五届大学生创新实验设计竞赛全国一等奖。
同时，项目申请人还关注科研融合/双语教学并举的有机化学理论与实践课的建设，进行教学改革探索，入选了2022年度基础学科拔尖学生培养计划2.0研究课题的重点课题。

支持国产期刊：
申请人还积极的支持国产期刊，如担任《有机化学》，《Green Synthesis and Catalysis》等期刊的编委。特别是申请人作为第一通讯作者和其他高校科研院所的有机电合成领域的专家在CCS Chemistry上发表发表综述论文，对于电合成/电化学催化中的重要进展/领域难点进行介绍，在这个领域发出中国声音，相关的综述论文引用次数达到300余次。

代表成果

1. 科研论文：

(1) Chen, W.; Liu, Z.; Tian, J.; Li, J.; Ma, J.; Cheng, X.; Li, G. Building Congested Ketone: Substituted Hantzsch Ester and Nitrile as Alkylation Reagents in Photoredox Catalysis. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12312-12315.
(2) Wang, G.; Cao, J.; Gao, L.; Chen, W.; Huang, W.; Cheng, X.; Li, S. Metal-Free Synthesis of C-4 Substituted Pyridine Derivatives Using Pyridine-boryl Radicals via a Radical Addition/Coupling Mechanism: A Combined Computational and Experimental Study. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3904-3910.
(3) Li, J.; Huang, W.; Chen, J.; He, L.; Cheng, X.; Li, G. Electrochemical Aziridination by Alkene Activation Using a Sulfamate as the Nitrogen Source. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 5695-5698.
(4) Li, J.; He, L.; Liu, X.; Cheng, X.; Li, G. Electrochemical Hydrogenation with Gaseous Ammonia. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1759-1763.
(5) Liu, X.; Liu, R.; Qiu, J.; Cheng, X.; Li, G. Chemical-Reductant-Free Electrochemical Deuteration Reaction using Deuterium Oxide. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 13962-13967.
(6) Liu, S.; Zhao, W.; Li, J.; Wu, N.; Liu, C.; Wang, X.; Li, S.; Zhu, Y.; Liang, Y.; Cheng, X. Electrochemical Aziridination of Tetrasubstituted Alkenes with Ammonia. CCS Chem. 2021, 3, 872-882.
(7) Cheng, X.; Lei, A.; Mei, T.-S.; Xu, H.-C.; Xu, K.; Zeng, C. Recent Applications of Homogeneous Catalysis in Electrochemical Organic Synthesis. CCS Chem. 2022, 4, 1120-1152.
(8) Ding, W.; Li, M.; Fan, J.; Cheng, X. Palladium-catalyzed asymmetric allylic 4-pyridinylation via electroreductive substitution reaction. Nat. Commun. 2022, 13, 5642.
(9) Liu, S.; Cheng, X. Insertion of ammonia into alkenes to build aromatic N-heterocycles. Nat. Commun. 2022, 13, 425.
(10) Li, M.; Cheng, X. Aggregation-induced C–C bond formation on an electrode driven by the surface tension of water. Nat. Commun. 2024, 15, 7540.
(11) Sheng, J.; Cheng, X. Electrochemical Mono-Deuterodefluorination of Trifluoromethyl Aromatic Compounds with Deuterium Oxide. CCS Chem. 2024, 6, 230-240.
(12）Fan, J.;Li, Y.; Wei, L.; Liu, F.; Lu, D.; Ye, T.; Dai, J.*; Cheng, X.* Application of Electrochemical Chlorination Reaction in Organic Laboratory Course. J. Chem. Educ. 2023, 100, 8, 3008–3016
2. 授权专利：
1) 一种新型的手性磷酸催化剂及其合成方法与应用，ZL201610135778.2，程旭; 王震; 谷芳军。
2) 一种合成2,2-二氟己酸乙酯的方法，ZL 201711020770.2，黄文浩;陈靖之;程旭。
3) 一种直流电解电路装置，ZL202022940941.7，程旭。
4) 一种简易多路气体分流装置，ZL2019208507818.8 戴洁，陆大东，叶涛，程旭
5) 一种电化学氧化合成α-氨基磷酸酯的方法，ZL201910249933.7， 丁梦宁; 黄敏; 程旭
6) 一种以重水为氘源的无催化剂电化学氘代方法，ZL201910837412.3，程旭，刘旭。
7) 重水を重水素源として使用する無触媒電気化学重水素化方法，JP2022502562A，程旭，刘旭。
8) 一种基于六轴机械臂的化学实验自动化系统，ZL202010523651.4，陈春林，李步印，程旭，辛博，马晶。
9) 一种芳基氘代二氟甲基化合物的合成方法，ZL202111334451.5，程旭，盛杰。

3. 会议邀请报告：
1） 2021年，中国化学会第32届学术年会，邀请报告，题目：三维石墨电极材料在有机电合成中的性质特点研究。
2） 2021年，第十七届全国有机电化学与电化学工业学术会议，邀请报告，基于石墨毡材料的多电子转移反应。
3） 2021年，第二十一次全国电化学大会，邀请报告，三维石墨毡电极材料在多种有机电合成反应中的应用。
4） 2021年，中国化学会2021电催化与电合成国际研讨会，邀请报告，三维石墨毡电极材料在多种有机电合成反应中的应用。
5） 2022年，中国化学会第三届全国有机自由基化学会议，邀请报告，基于三维石墨毡材料的电化学合成研究。
6） 2022年，中国化学会第十二届全国有机化学学术会议，邀请报告，石墨毡电极表面的电子转移控制。
7） 2023年，第十届全国分子手性会议，邀请报告，碳基电极电场中的不对称催化及多种化学选择性合成。
8） 2023年，中国化学会第十七届全国氟化学会议，邀请报告，基于石墨毡电极的阳极/阴极有机电合成反应。
9） 2024年，第十八届全国有机合成化学学术研讨会，邀请报告，基于石墨毡的电化学反应特性研究。
10） 2024年，第十七届全国有机电化学与电化学工业学术会议，邀请报告，石墨毡材料的电化学中性质研究。
11） 2024年，第二十二次全国电化学大会，邀请报告，聚集诱导电化学合成。
12） 2024年，中国化学会2024电催化与电合成国际研讨会，邀请报告，石墨毡碳电极在有机电合成中的特殊作用研究。
13） 中国化学会 第十八届全国氟化学会议，邀请报告，电化学碳氟键活化反应研究。
14） 2024年，中国化学会第四届全国有机自由基化学会议，邀请报告，石墨毡界面的电化学反应研究。
15） 2024年，12th Singapore International Chemical Conference (SICC-12)，邀请报告，Electrochemical Synthesis of Pharmaceutical-related Compounds with Small Molecule。

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