目前催化剂的设计主要基于经验和意外发现，试错成本高，成功率低，且经验难以推广。南开大学化学学院朱守非课题组报道了一种基于基元反应的催化剂定向设计（Catalyst oriented design based on elementary reactions，简称CODER）新方法，实现了一类C-N偶联超高效钯催化剂的发现，显著提升了重要光电材料三芳胺的合成效率，催化剂转化数（TON）最高可达340000，比文献报道的最高TON值高1-3个数量级。

CODER操作步骤：（1）搜索催化剂结构：在机理研究成熟的C-N偶联反应中提取已有优势催化剂的共性结构特征为P-C=C-Ar；（2）分析结构与机理关系：推测联芳基膦配体的邻位芳基可自适应旋转满足氧化加成对较大反应口袋的需求而还原消除则相反，但P-C=C-Ar刚性的二维平面型骨架限制了芳环和C-P键的旋转；（3）催化剂设计：设计了包含自适应旋转的苯环和具有部分双键性质的P-^cPr-(cis)Ar（^cPr表示环丙烷）骨架配体，使其Pd配合物具有更大和更灵活可调的反应口袋；（4）催化剂预评估：通过理论计算发现Cy-Tphos/Pd埋藏体积百分比范围为4.3-29.9%，远远大于Cy-JohnPhos/Pd（21.5-35.8%）和Cy-vBRIDP/Pd（15.8-32.4%），具有更灵活的反应口袋；（5）实验验证：通过三步简单高效合成TPhos-BH3，实验验证Tphos在钯催化二苯胺与溴苯的C-N偶联中表现出的活性优异于文献中已报道的配体。

CODER的优点包括：（1）利用优势催化剂结构作为数据源，计算结果更可靠；（2）充分利用了反应的机理信息：从基元反应的电性或位阻需求出发设计催化剂核心结构；（3）将研究人员的专业知识和想象力与计算工具有机结合。

使用Tphos/Pd作为催化剂，实现了一系列二芳胺与卤苯的高效偶联，TON值比文献报道高出1-2个数量级，最高达340000。

使用Tphos/Pd催化剂，以克级规模高效制备了系列商业化的光电材料，TON高达99000。反应可以放大到100 g规模，直接在无内衬的钢釜中进行，操作简单，TON基本上不受影响，产物纯度高，为三芳胺基光电子材料的合成提供了更为经济、绿色的方案。

在该工作中，朱守非课题组报道了一种基于基元反应的催化剂定向设计（CODER）新方法，并上述该策略的指导下设计合成了基于环丙烷骨架的新型单膦配体TPhos及相应的钯配合物催化剂，该催化剂在二芳胺的C-N偶联反应中表现出优异的活性，显著提高了三芳基胺类光电材料的合成效率，具有很好的应用前景。CODER有望助力催化剂骨架创新和用于重要反应的高效催化剂发现。