合成化学作为化学的重要基础领域之一，重点围绕合成具有特定功能性分子为导向的合成方法学以及应用进行研究，长期目标是开发具有自主知识产权的新反应、新试剂、新催化剂和新材料。本中心主要研究方向包括：有机合成与催化、无机合成与催化、金属有机化学、有机氟化学、天然产物及药物化学以及有机功能材料化学。具体研究内容包括：

1、有机合成与催化——致力于碳-碳/杂键形成与断裂及官能团转化，光催化、过渡金属催化、介离子卡宾催化有机合成以及不对称催化等研究。

2、无机合成与催化——致力于金属富勒烯的分子设计、合成与光电磁性质，以及原子级厚度二维纳米材料的制备、性质与应用。

3、金属有机化学——致力于金属有机化学基元反应、机理的研究、功能性金属有机化合物的设计、合成及性质研究等，以及基于金属有机化学的基元反应发展高效高选择性合成化学新反应、新方法等。

4、有机氟化学——致力于建立高效催化体系，发展高效温和的有机氟化合物的构建新策略、新反应和新方法，并应用于含氟医药、农药中间体及高附加值含氟精细化学品的合成。

5、天然产物和药物化学——致力于具有药物和生物活性的分子及天然产物的合成，包括大环内酯Clavilactone家族类化合物、咔唑类生物碱Olivacine、Asteropusazole A以及抗前列腺癌药物比卡鲁胺的合成研究等。

6、有机功能材料化学——致力于可应用于有机太阳能电池、有机发光二极管、化学和生物传感器、光收集放大器等领域的有机共轭材料的设计、合成及应用。