基于硝基芳烃的光催化多组分有机合成反应研究与拔尖创新人才培养案例
本案例以“科研创新驱动人才培养”为核心理念，依托天津大学研究生文理拔尖创新奖励计划，围绕硝基芳烃的活化与转化，系统构建绿色、高效的光催化多组分有机合成反应体系。项目通过创新性科研任务带动博士生张忠伟在科研思维、独立研究与国际交流等方面全面成长，取得系列创新性科研成果。团队建立“科研驱动、机制引导、双向成长”的培养模式，实现了科研创新与人才培养的协同提升，为研究生高层次科研能力培养提供了可复制的成功范式。
一、建设情况
自立项以来，课题组聚焦硝基芳烃光催化多组分有机合成反应，在科研创新与研究生培养两个维度实现了显著突破。
（一） 科研创新与体系构建
项目基于硝基芳烃活化机理研究，建立了多组分胺化反应平台，实现硝基芳烃、叔烷基胺与羧酸底物的协同转化，发展了高选择性N-烷基芳胺合成方法。该成果拓展了光催化在功能胺化学中的应用边界，为有机胺类化合物绿色合成提供了新思路。
在此基础上，博士生张忠伟独立开展了非天然氨基酸（ncAAs）合成研究。该方法以L-氨基二酸为原料，利用光/金属协同催化策略实现了结构多样的N6-芳基赖氨酸分子模块化构建，兼容芳香族、杂环、含氟、炔烃等多种官能团，具有良好的生物化学扩展性。该体系可根据设计需要灵活调控碳链烷基长度，实现非天然氨基酸产物的可控构建，充分体现出方法的精确性与可拓展性。所得分子可通过生物正交策略实现与多肽选择性连接，已在蛋白化学修饰模型中得到初步验证，为生物标记与药物设计提供了新分子平台。
此外，团队创新开发了三组分“一锅法”反应体系，通过调控反应条件精准控制产物构型、还原程度与位点氘化，成功实现(Z)/(E)-高烯丙胺、全饱和烷基芳胺及同位素标记产物的可控合成，总计完成230余个底物反应示范。该体系展示出极高的反应可控性与结构多样性，为光催化有机合成提供了新范式。
（二） 科研成果与学术影响
项目取得了系列创新性成果，并发表多篇高水平学术论文。张忠伟博士以第一作者在《Nature Synthesis》（2023）发表论文1篇，并作为第二作者参与《Nature Communications》（2024）和《Cell Reports Physical Science》（2025）两篇合作论文发表，反映出课题组在国际前沿领域的研究实力。项目还在多组分有机反应的反应机理、底物兼容性及生物应用方向取得系列进展，部分成果正准备向《Nature Catalysis》《Science Advances》等高水平期刊投稿。
（三） 科研育人与协同机制
课题组坚持科研与育人并重，建立了“导师引导—学生主导—团队协同”的培养模式。通过每月例会与每周组会，强化研究生在文献阅读、实验设计、数据分析及汇报交流等方面的训练，促进科研能力与创新思维的持续提升。
在国际交流方面，项目资助张忠伟博士参加第14届国际杂原子化学会议（ICHAC-14），并完成英文快闪汇报，展示团队在光催化有机合成领域的阶段成果，并获得积极反馈。团队同时关注研究生心理调适与科研节奏平衡，营造严谨而人性化的科研环境。
（四） 综合育人成效
通过本项目实施，张忠伟博士完成了从研究参与者到独立课题负责人的转变，初步具备了独立科研工作者的综合素质和科研视野。项目实现了科研成果产出与人才能力提升的双赢局面，为拔尖创新人才培养提供了鲜活实践样本。
二、经验启示
（一）科研创新驱动育人是拔尖培养的核心路径
高水平科研项目为研究生提供了真实问题场景和创新实践空间，促使学生在探索未知的过程中形成系统科研思维与解决复杂问题的能力。
（二）系统化科研训练机制促进能力快速成长
通过“周汇报—月评估—阶段总结”的层级管理模式，学生能在导师持续指导与同伴互评中不断优化科研思路和实验方法，实现科研能力的稳步提升。
（三）跨学科与国际化是创新育人的关键要素
项目将有机合成与生物化学、分子标记相结合，形成交叉创新的研究方向，并通过国际会议与合作研究拓展国际视野，助推研究生成长为具备国际竞争力的青年科研人才。
（四） 科研环境的人文关怀提升育人效能
项目重视科研心理调适与科研生活平衡，在高强度科研环境中保持团队合作与积极心态，形成健康的科研文化氛围，为研究生长期科研发展奠定基础。
三、下一步发展方向
通过本项目的实施，课题组在研究生培养方面取得了良好成果，下一步将总结项目经验，继续围绕研究生高质量培养、青年拔尖人才培育、师生协同提升等方面进行探索：
（1） 构建持续育人机制：继续支持研究生参与跨学科研讨与国际交流，将科研成果与人才培养深度融合，打造具有天津大学特色的高层次创新人才培养品牌。
（2） 青年拔尖人才培育：持续选拔培育拔尖研究生，通过前沿课题探索、高水平论文发表、学术会议交流等环节提升科研能力，支持学生申请天津大学优博项目、国家自然科学基金青年学生项目、研究生国家奖学金等。
（3） 师生协同提升：持续营造科研严谨、课题创新、活力健康的课题组氛围，通过“周汇报—月评估—阶段总结”的阶梯式管理模式双向提升学生能力与课题组研究成果。