四川師范大學(xué)貴永遠(yuǎn)博士和四川大學(xué)余達(dá)剛教授等系統(tǒng)總結(jié)了CO2參與的不對(duì)稱C-C成鍵和C-O成鍵研究進(jìn)展，并對(duì)反應(yīng)機(jī)理和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)的探討。
二氧化碳（CO2）是溫室氣體的主要組成部分，其過度排放被認(rèn)為是溫室效應(yīng)的主要誘因之一。因此，CO2捕集和利用得到了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。同時(shí)，CO2是一種廉價(jià)易得、無(wú)毒可再生的C1資源。高效利用這種理想的C1合成子參與化學(xué)轉(zhuǎn)化，合成高附加值的產(chǎn)品，在學(xué)術(shù)和工業(yè)應(yīng)用方面都具有重要意義。然而，CO2的高效利用面臨著諸多挑戰(zhàn)：首先，CO2處在碳元素的最高價(jià)態(tài)，在結(jié)構(gòu)上具有高度離域的電子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其具有較高的熱力學(xué)穩(wěn)定性；其次，CO2是非極性分子，其較弱的配位能力導(dǎo)致其難以被過渡金屬活化，而且作為氣體分子，在常用有機(jī)溶劑中的溶解度有限。針對(duì)這些挑戰(zhàn)，化學(xué)家們經(jīng)過長(zhǎng)期努力，開發(fā)出了一系列方法來利用CO2精準(zhǔn)合成具有高附加值的羧酸、醇以及雜環(huán)化合物。然而，相比與CO2參與的非手性轉(zhuǎn)化，CO2參與的不對(duì)稱轉(zhuǎn)化（尤其是催化不對(duì)稱轉(zhuǎn)化）發(fā)展緩慢。
近年來，經(jīng)過化學(xué)家的不懈努力，CO2的不對(duì)稱轉(zhuǎn)化方面取得顯著進(jìn)展。最近，四川師范大學(xué)貴永遠(yuǎn)博士和四川大學(xué)余達(dá)剛教授合作在Science China Chemistry上發(fā)表了題為“Recent advances in asymmetric synthesis with CO2”的綜述文章，對(duì)CO2參與的不對(duì)稱轉(zhuǎn)化這一領(lǐng)域進(jìn)行了系統(tǒng)地總結(jié)。
該綜述系統(tǒng)闡述了CO2參與的不對(duì)稱C-O鍵形成以及不對(duì)稱C-C鍵形成的研究進(jìn)展，根據(jù)不同策略主要分為3部分：（1）環(huán)氧化物的動(dòng)力學(xué)拆分以及去對(duì)稱化合成手性環(huán)狀碳酸酯和聚碳酸酯；（2）氮、氧親核試劑進(jìn)攻CO2合成手性環(huán)狀碳酸酯或氨基碳酸酯；（3）有機(jī)金屬試劑進(jìn)攻CO2合成手性羧酸及其衍生物。
最后，作者對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)和展望。相較于研究較為廣泛的CO2參與的不對(duì)稱C-O鍵形成，CO2參與的不對(duì)稱C-C鍵形成,尤其是催化不對(duì)稱C-C鍵形成具有更大難度，發(fā)展相對(duì)滯后。該方向的早期研究主要依賴于手性輔助試劑誘導(dǎo)的不對(duì)稱C-C鍵構(gòu)建，未來研究應(yīng)主要考慮以下3個(gè)方面：（1）由于強(qiáng)堿性及高溫等苛刻條件對(duì)手性控制不利，需要開發(fā)相對(duì)溫和的CO2活化策略；（2）由于CO2與金屬的弱配位和out-sphere機(jī)制不利于CO2參與的過渡金屬催化不對(duì)稱成鍵過程的手性控制，因此需要開發(fā)具有較強(qiáng)配位作用的催化體系；（3）鑒于目前對(duì)該領(lǐng)域機(jī)理（尤其是手性控制步驟）理解還不夠深入，需要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探索和理論計(jì)算的合作，深入理解反應(yīng)機(jī)制。這些努力將有助于開發(fā)出新型的手性催化體系，精準(zhǔn)合成更加多樣的重要手性化合物，促進(jìn)二氧化碳資源化利用。
詳見：Chuan-Kun Ran, Xiao-Wang Chen, Yong-Yuan Gui*, Jie Liu, Lei Song, Ke Ren, Da-Gang Yu*. Recent advances in asymmetric synthesis with CO2. Sci. China Chem, 2020, 63, https://doi.org/10.1007/s11426-020-9788-2
貴永遠(yuǎn) 四川師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院講師，碩士生導(dǎo)師。2010年本科畢業(yè)于河南大學(xué)獲得理學(xué)學(xué)士學(xué)位，2015年于中科院成都有機(jī)化學(xué)研究所獲得理學(xué)博士學(xué)位(導(dǎo)師：王立新研究員)，期間主要從事有機(jī)小分子催化的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)研究。2015年9月-2018年12月，在四川大學(xué)余達(dá)剛教授課題組從事博士后研究，研究方向?yàn)楣?/span>/鎳協(xié)同催化以及CO2參與的不對(duì)稱合成。2019年5月入職四川師范大學(xué)，主要從事不對(duì)稱催化以及烯烴的官能團(tuán)化反應(yīng)研究。 
來源：中國(guó)科學(xué)化學(xué)
