20世纪70年代起发现的交叉偶联反应是现代有机合成中构建碳碳键和碳杂原子键的极为有效的方法之一。传统而言，有机卤化物是偶联反应中最为常用的底物。但是，有机卤化物有着自身的缺点，例如价格昂贵、对环境不友好、难于制备等。苯酚及羰基化合物在有机化合物中极为常见，在生物质中大量存在。将这些廉价、易得的原料应用到偶联反应中，吸引了有机化学家极大的关注。通常来说，利用苯酚及羰基化合物的方法是将它们转化为较为活泼的芳基/烯基磺酸酯、磷酸酯等。但是，这些方法需要使用昂贵或不稳定的酰化试剂，而且由于这类试剂的引入，该类偶联反应的原子经济性大大降低。因此，寻找新的利用苯酚和羰基化合物的方法在有机合成中极为重要，而且在工业应用中有着广泛的应用前景。

    过去几年以来，施章杰教授课题组在对苯酚和羰基化合物等含氧化合物的利用方面进行了系统深入的研究。通过过渡金属催化的惰性C-O键的活化，该课题组实现了芳基醚、苄基醚、芳基/烯基羧酸酯甚至苯酚类底物中C-O的选择性断裂以及在各种偶联反应中的应用。施章杰小组首先实现了镍催化的芳基醚和苄基醚与甲基格氏试剂的甲基化反应。在该催化体系基础上，进一步实现了芳基/烯基羧酸酯与硼试剂、锌试剂、格氏试剂的偶联反应。另外，他们发现二芳基硫酸酯能作为一类原子经济性高的偶联底物。最近，他们还首次成功实现了萘酚镁盐与格氏试剂的偶联反应。这些研究成果将芳基醚、苄基醚、芳基/烯基羧酸酯以及萘酚镁盐成功地应用到偶联反应中，大大拓展了偶联反应的底物类型。更为重要的是，这些研究结果逐渐揭示惰性碳氧键的反应本质，为化学家们设计并发展新颖的惰性碳氧键转化途径提供了科学依据。这些研究工作发表以后，受到国内外同行的广泛关注并在德国应用化学杂志(Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 3569–3571; Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 3568–3570)上两次对此领域的工作进行专题评述，被认为是此领域的一个重要突破。该系统研究工作的主要内容最近小结发表在Acc. Chem. Res. 上(Exploration of New C−O Electrophiles in Cross-Coupling Reactions. Acc. Chem. Res. 2010, ar100082d, September 17)。

    施章杰课题组在惰性C-O键活化领域的代表性研究成果如下：

1  Guan, B.; Xiang, S.; Wu, T.; Sun, Z.; Wang, B.; Zhao, K.; Shi, Z. Methylation of Arenes via Ni-catalyzed Aryl C–O/F Activation. Chem. Commun. 2008, 12, 1437–1439.
2  Guan, B.; Xiang, S.; Wang, B.; Sun, Z.; Wang, Y.; Zhao,K.; Shi, Z. Direct Benzylic Alkylation via Ni-Catalyzed Selective Benzylic sp3 C-O Activation. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 3268-3269.
3  Guan, B.-T.; Wang, Y.; Li, B.-J.; Yu, D.-G.; Shi, Z.-J. Biaryl Construction via Ni-Catalyzed C-O Activation of Phenolic Carboxylates. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14468-14470.
4  Li, B.-J.; Li, Y.-Z.; Lu, X.-Y.; Liu, J.; Guan, B.-T.; Shi, Z.-J. Cross-Coupling of Aryl/Alkenyl Pivalates with Organozinc Reagents through Nickel-Catalyzed C-O Bond Activation under Mild Reaction Conditions. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 10124-10127.
5  Li, B.-J.; Xu, L.; Wu, Z.-H.; Guan, B.-T.; Sun, C.-L.; Wang, B.-Q.; Shi, Z.-J. Cross-Coupling of Alkenyl/Aryl Carboxylates with Grignard Reagent via Fe-Catalyzed C-O Bond Activation. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14656-14657.
6  Sun, C.-L.; Wang, Y.; Zhou, X.; Wu, Z.-H.; Li, B.-J.; Guan, B.-T.; Shi, Z.-J. Construction of Polysubstituted Olefins through Ni-Catalyzed Direct Activation of Alkenyl C-O of Substituted Alkenyl Acetates. Chem. Eur. J.2010, 16, 5844-5847.
7  Xu, L.; Li, B.-J.; Wu, Z.-H.; Lu, X.-Y.; Guan, B.-T.; Wang, B.-Q.; Zhao, K.-Q.; Shi, Z.-J. Nickel-Catalyzed Efficient and Practical Suzuki-Miyaura Coupling of Alkenyl and Aryl Carbamates with Aryl Boroxines. Org. Lett. 2010, 12, 884-887.
8  Guan, B.-T.; Lu, X.-Y.; Zheng, Y.; Yu, D.-G.; Wu, T.; Li, K.-L.; Li, B.-J.; Shi, Z.-J. Biaryl Construction through Kumada Coupling with Diaryl Sulfates as One-by-One Electrophiles under Mild Conditions. Org. Lett. 2010, 12, 396-399.
9  Yu, D.-G.; Li, B.-J.; Zheng, S. F.; Guan, B.-T.; Wang, B.-Q.; Shi, Z.-J. Direct Application of Phenolic Salts in Nickel-Catalyzed Cross-Coupling with Aryl Grignard Reagents. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4566-4570.