二氧化碳作為一種低毒、豐富的C1合成子，能夠轉(zhuǎn)化為醇、酮、羧酸等具有較高價(jià)值的有機(jī)化合物，在有機(jī)合成和藥物化學(xué)等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。在眾多二氧化碳轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物中，羧酸是一類非常重要的化合物，是許多功能分子、天然產(chǎn)物和生物活性物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元，同時(shí)也是重要的化工產(chǎn)品以及工業(yè)原料。因此，通過二氧化碳羧化來合成羧酸及其衍生物具有重要的意義，也受到了很多科學(xué)家的廣泛關(guān)注，發(fā)展了眾多二氧化碳羧化的方法。近些年來，通過電化學(xué)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)二氧化碳羧化的方法得到了越來越多的關(guān)注和發(fā)展。因?yàn)殡娀瘜W(xué)方法具有綠色、高效、精準(zhǔn)的優(yōu)勢，可以直接通過電子得失來實(shí)現(xiàn)氧化或還原反應(yīng)，從源頭上避免了化學(xué)計(jì)量的化學(xué)氧化劑或還原劑的使用，更加符合綠色化學(xué)的理念。耦合綠色電能的有機(jī)電合成轉(zhuǎn)化將為化學(xué)工業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展提供一種新的途徑。
鑒于對(duì)綠色有機(jī)電化學(xué)以及二氧化碳等小分子電催化轉(zhuǎn)化極大的研究興趣，南開大學(xué)仇友愛研究員課題組詳細(xì)回顧并總結(jié)了二氧化碳電羧化領(lǐng)域的最新進(jìn)展，將現(xiàn)有的主要反應(yīng)分為加成型羧化以及取代型羧化兩種類型，并分別討論了每種類型的底物范圍與反應(yīng)機(jī)理。并對(duì)二氧化碳電羧化的研究前景進(jìn)行了初步展望。
電作為一種綠色、高效、無痕的氧化劑或還原劑，其綠色可持續(xù)的特點(diǎn)、溫和的反應(yīng)條件與較高的選擇性為電化學(xué)在羧酸合成中提供了巨大的機(jī)會(huì)和潛力。目前的研究包含兩種主要的羧化策略：第一種是將底物直接電還原為碳負(fù)離子后和二氧化碳分子發(fā)生反應(yīng)，酸化后生成羧酸產(chǎn)物；另一種是電直接還原二氧化碳，生成的二氧化碳自由基負(fù)離子再和底物發(fā)生反應(yīng)。值得一提的是，分子電催化的策略越來越多地應(yīng)用到電羧化反應(yīng)中。例如：金屬催化的間接電羧化反應(yīng)，可以使反應(yīng)在更低的槽電壓下進(jìn)行，并能夠使底物具有更加廣泛的官能團(tuán)兼容性。隨著新型電催化劑或有機(jī)媒介的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展，間接電羧化方法將逐漸成為二氧化碳電羧化領(lǐng)域未來研究的主要方向之一。隨著各種現(xiàn)代技術(shù)以及機(jī)制研究的不斷進(jìn)步和新型的綠色合成方法的飛速發(fā)展，二氧化碳電羧化反應(yīng)將會(huì)取得更多的突破和發(fā)展。 論文信息 Recent Advances in Electrocarboxylation with CO2 Siyi Wang, Tian Feng, Yanwei Wang, Prof. Youai Qiu Chemistry – An Asian Journal DOI: 10.1002/asia.202200543
