南开大学:二氧化碳还原转化策略:不饱和烃的羰基化

发布者:李红茹发布时间:2025-07-03浏览次数:10


Scientia Sinica Chimica

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******** for the reductive transformation of carbon dioxide: carbonylation of unsaturated hydrocarbons

Ding J.; Zhang M.; Chen S.; Li H.-R.; He L.-N.

Published:2025-05-01
DOI:10.1360/ssc-2024-0274

研究背景

在全球气候变化与碳中和目标的推动下,二氧化碳(CO₂)的资源化利用成为科学界和工业界的焦点。然而,CO₂化学惰性强,直接转化难度高,传统方法常依赖剧毒的一氧化碳(CO)作为中间体,存在安全风险和环境污染问题。如何实现CO₂的高效、安全转化,并拓展其在高价值化学品合成中的应用,是当前研究的重大挑战。

研究内容

近期发表于《中国科学:化学》的综述论文提出了一种创新的CO₂还原转化策略——通过将CO₂原位还原为CO,并进一步与不饱和烃(如烯烃、炔烃、丙二烯等)发生羰基化反应,一步合成醛类、羧酸酯、醇类和胺类等高附加值化学品。该研究系统总结了以下进展: 1. 还原路径分类:根据初始还原步骤的不同,将CO₂转化分为热催化还原(使用氢气、醇类、氢硅烷等还原剂)和光/电催化还原两大类。 2. 催化剂设计:基于分子水平反应机理的理解,开发了高效催化剂,实现了不饱和烃与CO₂的直接羰基化。 3. 反应优势:避免了直接使用有毒CO,提供了一条安全、可持续的合成路径,同时拓宽了CO₂衍生化学品的范围。

研究意义

这项工作的创新点在于将CO₂还原与羰基化反应耦合,形成“串联式”转化流程,不仅提升了原子经济性,还为CO₂的高值化利用提供了新思路。其科学意义和应用前景体现在: - 绿色化学:减少对化石资源的依赖,推动碳中和目标的实现; - 工艺革新:通过原位生成CO,降低工业合成中的安全风险; - 领域拓展:为药物、材料等精细化学品的合成开辟更环保的原料路径。 未来,该技术有望在催化剂效率、反应选择性及规模化应用方面取得进一步突破,助力绿色化学工业的发展。