PEMWE因高电流密度、快速响应和高纯度制氢成为可再生能源制绿氢的关键技术，但阳极OER动力学缓慢、过电位高，且强酸性高电位环境对催化剂稳定性要求严苛，活性与稳定性的权衡成为PEMWE发展的核心瓶颈。 传统催化剂设计基于静态电子结构描述符（如d带中心、功函数），但实际电催化过程中，活性位点发生持续的电位驱动价态变化，中间体动态吸附/脱附，界面双电层和溶剂化环境重构，催化剂界面处于非平衡态。反应过程中的动态电荷分布而非静态构型，决定了中间体稳定性、耦合模式和脱质子能垒，进而调控反应路径和结构稳定性。酸性OER中，反应以水活化和质子耦合电子转移（PCET）为主，对局部电荷分布和界面极化高度敏感；且高电位下反应诱导电荷在活性位点持续累积，既调控路径选择性，又加剧结构降解。目前电荷态演化的物理本质和多尺度调控原理仍缺乏统一理论框架，亟需系统研究。

有机卤化物在功能分子合成和药物研发中不可或缺，烯烃直接卤化是制备卤代产物的理想途径，但传统方法仅局限于1,2-二卤化，传统过渡金属催化的链行走策略因有机卤化物与金属的副反应，无法兼容二卤化，氟以外的远程二卤化需解决卤素引入兼容性、转位过程精准控制、多维选择性调控三大核心问题。所以烯烃的远程选择性二卤化研究仍处于空白阶段。酯重排、Claisen和Cope重排是经典的烯烃双键转位反应，但难以实现远程双官能化，而酯转位策略为解决烯烃远程二卤化难题提供了新思路。

Suzuki−Miyaura偶联是构建C(sp²)-C(sp²)键的经典方法，在合成化学、药物研发和材料科学中应用广泛。而C(sp³)-C(sp³)键作为生物活性化合物的关键结构单元，其高效构建成为药物发现中的重要需求，但该类偶联反应长期面临挑战。近年来，光氧化还原与过渡金属协同催化、还原偶联等方法为sp³-sp³碳碳键构建提供了新途径，而N-中心自由基策略已被用于C(sp³)-C(sp²)键构建，为APEs的活化提供了新思路，在此基础上，开发基于APEs的C(sp³)-C(sp³)型Suzuki-Miyaura交叉偶联成为研究目标。

在经典的化学反应理论中，过渡态理论认为：不同产物的选择性由不同过渡态的能垒高低决定。然而，越来越多研究发现，在某些反应体系中，一个过渡态可能在越过后分叉，沿不同方向直接生成不同产物，而不经过稳定中间体。 这种现象被称为双模态过渡态，其选择性不再完全由能垒控制，而是受到动力学效应与分子动力学轨迹的影响。 近期，上海有机化学研究所薛小松团队在 JACS 报道了一类此前从未被识别的双模态 (2+1)/(4+1) 过渡态，揭示了二卤代卡宾与烯烃反应中的复杂动力学行为，为理解卡宾化学与反应选择性提供了新的视角。

C–H 键硼化反应是构建有机硼化合物的重要方法，而有机硼化合物在有机合成、药物化学以及功能材料领域具有广泛应用价值。相比传统官能团转化策略，过渡金属催化的 C–H 硼化反应具有原子经济性高、步骤简洁等优势，因此成为近年来 C–H 活化研究的热点。 然而，对于单取代芳烃而言，其不同位置的 C–H 键在键能和电子性质上差异较小，使得区域选择性控制成为该类反应的核心挑战。近期实验研究发现，在 Ir 催化芳香酯 C–H 硼化反应中，只需改变 N,B 型配体的用量，即可实现 ortho 与 meta 产物之间的选择性切换。这一现象极具启发意义，但其选择性来源与反应机理尚不清楚。 为了解释这一现象，本文通过密度泛函理论（DFT）计算系统研究了该反应的机理及区域选择性来源。