过渡金属催化CO2/H2参与的羰基化研究进展

摘要

有限的化石燃料与不断增长的能源需求的矛盾和因温室气体大量排放导致的异常气候变化这两大相关问题引起全世界范围内的关注.二氧化碳(CO2)是一种主要的温室气体,同时也是合成燃料和化学品的重要C1资源.利用CO2参与合成化学品能有效减少温室气体的排放.然而,高度氧化、热力学稳定的CO2的化学转化仍然是一较大挑战,需要引入还原剂等参与CO2的化学转化.作为理想的还原剂,氢气(H2)可将CO2逆水煤气变换(RWGS)转化为一氧化碳(CO),考虑到有毒CO的繁琐分离和运输,众多研究利用原位生成的CO参与到各种羰基化反应中,既得到了高附加值的化学品,又避免了CO的直接使用.基于此,过渡金属催化CO2/H2参与的羰基化反应得到了广泛地关注和研究,实现了CO2/H2参与的烯烃羰基化生成醇、羧酸、胺、醛等产物.同时多相催化的烯烃羰基化的实现为该领域开发了新的催化体系.在烯烃羰基化的基础上,该领域得到了进一步的发展,CO2参与羰基化的反应路径变得更加丰富,如出现了CO2加氢到甲酸(HCOOH),HCOOH到CO的间接生成CO的路径和CO2直接参与羰基化的反应路径,实现了CO2/H2参与的卤代烃、甲醇(MeOH)及其衍生物等的羰基化反应,获得芳醛、乙酸、乙醇等大宗或精细化学品.CO2/H2参与的羰基化研究的快速发展拓展了CO2资源化利用的途径,获得高附加值的大宗或精细化学品,促进了绿色化学的发展.本文主要围绕过渡金属催化CO2/H2参与的多种羰基化生成高附加值化学品的反应,总结了近年来的研究进展,并对该方向的发展做了展望.