C–H键与CO2羧基化反应研究进展的综述

随着人们对气候变化的日益关注，二氧化碳（CO₂）这一温室气体的固定和转化已成为化学工作者研究的热点。CO₂是一种无毒、难燃、可再生、来源丰富、成本低廉的碳一（C1）资源。在有机合成中，使用CO₂来代替有毒的光气或一氧化碳具有很高的研究价值。然而CO₂自身具有高热力学稳定性和动力学惰性，化学转化十分困难。另一方面，碳–氢（C–H）键的官能化是有机化学中构建碳–碳键和碳–杂原子键的重要方法。C–H键的官能化具有高原子经济性和步骤经济性，因而在药物、天然产物和有机材料的合成等领域具有广泛的应用前景。直接使用广泛存在的C–H键与CO₂反应成为生产高附加值羧酸及其衍生物的理想途径。近日，北京大学工学院能源与资源工程系的莫凡洋（点击查看介绍）团队在ChemSusChem上发表了题为“C–H Bond Carboxylation with Carbon Dioxide”的综述文章，以C–H键羧基化反应的底物类型为分类依据，综述了近年来人们在C–H键与CO₂的羧基化反应方面的研究进展。

在C(sp)–H键与CO₂的羧基化反应方面，该综述总结了端基炔烃、卤代烷烃与CO₂的羧基化偶联反应，端基炔烃与CO₂的羧基化反应，端基炔烃与CO₂的羧基化反应在多组分杂环合成及炔烃氢硫化反应中的应用。在C(sp²)–H键与CO₂的羧基化反应方面，该综述总结了（杂）芳香烃C(sp²)–H键与CO₂的羧基化反应，烯基C(sp²)–H键与CO₂的羧基化反应，重氮基团ipso-C(sp²)–H键与O₂的羧基化反应及醛C(sp²)–H键与CO₂的羧基化反应。在C(sp³)–H键与CO₂的羧基化反应方面，该综述涉及到C(sp³)–H键的类型主要有羰基α-C(sp³)–H键、羰基γ-C(sp³)–H键、氮原子或氧原子邻位C(sp³)–H键、邻烷基苯基酮的C(sp³)–H键、烯丙基C(sp³)–H键、甲烷C(sp³)–H键及卤代脂肪烃的C(sp³)–H键。值得一提的是，在综述中作者还简要总结了与C–H键羧基化反应相关的串联反应及重要的理论研究；特别关注了无过渡金属参与的反应、有机催化的反应、使用电化学方法的反应及光驱动的反应。最后，该综述总结了该领域面临的问题及发展的趋势，对从事C–H键与CO₂羧基化反应领域的化学工作者具有重要的参考价值。

该论文作者为：Junting Hong, Man Li, Jianning Zhang, Beiqi Sun, Fanyang Mo

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C–H Bond Carboxylation with Carbon Dioxide

ChemSusChem, 2018, DOI: 10.1002/cssc.201802012

导师介绍

莫凡洋

http://www.x-mol.com/university/faculty/8485