由二氧化碳合成長(zhǎng)鏈羧酸

劉志敏

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所，北京 100190

由醚、二氧化碳和氫氣生成高級(jí)羧酸的催化機(jī)理。

CO2是極具潛力的可再生C1資源，由其制備高附加值化學(xué)品具有重要意義。羧酸是一類重要的化學(xué)品，由CO2作為原料合成羧酸受到人們的廣泛關(guān)注。在過(guò)去幾十年，科學(xué)家們?cè)贑O2加氫制備甲酸方面不斷取得進(jìn)展，而由CO2為原料合成高級(jí)羧酸也是人們一直追求的目標(biāo)。但是，目前通常需要利用昂貴的或者對(duì)空氣/水敏感的底物(比如格氏試劑、不飽和烴、有機(jī)鹵化物等)，并且使用硅烷或金屬基還原劑等，通過(guò)化學(xué)計(jì)量反應(yīng)合成高級(jí)羧酸。氫氣是一種清潔、廉價(jià)、易得的還原劑，利用CO2和H2合成高級(jí)羧酸是一條綠色途徑，具有重要意義。醚類化合物是便宜的基礎(chǔ)化學(xué)品，它們來(lái)源廣泛，并且可從生物質(zhì)獲得。

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所錢慶利研究員、韓布興院士等以醚類化合物、CO2和H2為原料，通過(guò)構(gòu)建IrI4/LiI高效催化體系，成功制備了長(zhǎng)鏈羧酸。在170 °C溫度條件下，在乙酸溶劑中該反應(yīng)可高效進(jìn)行，各種醚均可轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的高級(jí)羧酸。機(jī)理研究表明，底物醚首先在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為烯烴，烯烴進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為烷基碘化物；該類碘化物再與經(jīng)逆水煤氣反應(yīng)原位生成的CO反應(yīng)，生成高級(jí)羧酸(如上圖所示)。相關(guān)工作發(fā)表在近期的Nature Communications上1。該研究成果為CO2轉(zhuǎn)化和高級(jí)羧酸的合成提供了一個(gè)新策略。