Chem. Asian J. :二氧化碳电羧化最新进展

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二氧化碳作为一种低毒、丰富的C1合成子,能够转化为醇、酮、羧酸等具有较高价值的有机化合物,在有机合成和药物化学等领域都得到了广泛的应用。在众多二氧化碳转化的产物中,羧酸是一类非常重要的化合物,是许多功能分子、天然产物和生物活性物质的基本结构单元,同时也是重要的化工产品以及工业原料。因此,通过二氧化碳羧化来合成羧酸及其衍生物具有重要的意义,也受到了很多科学家的广泛关注,发展了众多二氧化碳羧化的方法。近些年来,通过电化学驱动实现二氧化碳羧化的方法得到了越来越多的关注和发展。因为电化学方法具有绿色、高效、精准的优势,可以直接通过电子得失来实现氧化或还原反应,从源头上避免了化学计量的化学氧化剂或还原剂的使用,更加符合绿色化学的理念。耦合绿色电能的有机电合成转化将为化学工业的绿色可持续发展提供一种新的途径。


鉴于对绿色有机电化学以及二氧化碳等小分子电催化转化极大的研究兴趣,南开大学仇友爱研究员课题组详细回顾并总结了二氧化碳电羧化领域的最新进展,将现有的主要反应分为加成型羧化以及取代型羧化两种类型,并分别讨论了每种类型的底物范围与反应机理。并对二氧化碳电羧化的研究前景进行了初步展望。



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电作为一种绿色、高效、无痕的氧化剂或还原剂,其绿色可持续的特点、温和的反应条件与较高的选择性为电化学在羧酸合成中提供了巨大的机会和潜力。目前的研究包含两种主要的羧化策略:第一种是将底物直接电还原为碳负离子后和二氧化碳分子发生反应,酸化后生成羧酸产物;另一种是电直接还原二氧化碳,生成的二氧化碳自由基负离子再和底物发生反应。值得一提的是,分子电催化的策略越来越多地应用到电羧化反应中。例如:金属催化的间接电羧化反应,可以使反应在更低的槽电压下进行,并能够使底物具有更加广泛的官能团兼容性。随着新型电催化剂或有机媒介的发现与发展,间接电羧化方法将逐渐成为二氧化碳电羧化领域未来研究的主要方向之一。随着各种现代技术以及机制研究的不断进步和新型的绿色合成方法的飞速发展,二氧化碳电羧化反应将会取得更多的突破和发展。

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




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