CO2與炔丙醇羧環化合成α-亞烷基環狀碳酸酯研究進展*

段欣冉,盧雪玉,平 冉,董繼慶,劉福勝,劉猛帥

(青島科技大學化工學院 生態化工國家重點實驗室培育基地,山東 青島 266042)

隨著現代工業的迅速發展以及人類社會的不斷前進,化石燃料的燃燒等活動極大地增加了大氣中的CO2含量,對地球生態環境和人類生存造成嚴重威脅。同時CO2又是地球上最重要的碳資源之一,其儲量豐富、價廉易得、無毒且可再生。開發利用新的技術,持續對CO2進行資源化再利用。其中,將CO2轉化為甲醇、甲酸、喹唑啉二酮、環狀碳酸酯等[1-4]高附加值的化學品不斷受到關注。

α-亞烷基環狀碳酸酯是天然產物中一類重要的雜環骨架,具有潛在的生物活性,在藥物化學、有機合成和聚合物材料制備中均有廣泛應用。炔丙醇與CO2羧環化合成α-亞烷基環狀碳酸酯的反應因不采用有毒原料,原子利用率達100%等優點被看作高效且清潔利用CO2的路線之一[1,5]。但因CO2自身又具有動力學惰性和熱力學穩定性,因此開發高效的催化劑成為了國內外化學者研究的重點。作者主要總結了近年來應用于CO2羧環化反應的各類催化劑,期望為后續其他催化體系的建立提供潛在思路。

1 有機催化劑

1.1 有機膦化合物

1989年,Fournierd等[6]最早開發出CO2與炔丙醇羧環化合成α-亞烷基環狀碳酸酯的反應路線,在反應中使用有機膦,以三丁基膦(PBu3)作為催化劑,100 ℃、5.0 MPa壓力不加任何溶劑的情況下反應8 h,α-亞烷基環狀碳酸酯收率可達到98%。在有機合成中,葉立德是一種功能強大、用途廣泛的親核試劑。Zhou等[7]開發了一種磷葉立德的CO2加合物(P-ylide-CO2)作為一種有機催化劑。原位紅外的動力學研究表明,分子間的協同作用可以有效地加速末端環氧化合物的開環,在非常溫和的條件下(25 ℃,CO2壓力為0.1 MPa,無溶劑,無鹵素),末端環氧化合物與CO2的環加成反應可以順利進行,而且具有100%的區域選擇性。也可以作為CO2與炔丙醇羧化環化反應的催化劑,以優異的產率選擇性地生成相應的環α-亞烷基碳酸酯。

1.2 N-雜環卡賓催化劑

N-雜環卡賓(NHC)碳原子具有強堿性而被用作過渡金屬和有機催化劑的通用配體。作為一種較強的親核試劑,易與CO2反應生成NHC-CO2加合物,已被應用到各種催化路線中。Kayaki等[8]報道NHC-CO2能夠在相對溫和的反應條件下作為合成環狀碳酸酯的催化劑,以各種1,1-二甲基炔丙醇為原料,在無溶劑、超臨界CO2條件下合成各種α-亞烷基環狀碳酸酯。Tommasi等[9]報道了在無溶劑條件下以1,3-二烷基咪唑-2-羧酸鹽為有機催化劑,6.0 MPa的CO2壓力下與各種末端炔丙醇的羧化環化反應。

1.3 N-雜環烯烴催化劑

因N-雜環烯烴(NHOs)末端碳電子具有高電負性易與CO2螯合,被認為是強效親核試劑和強給體配體。Wang等[10]提出NHO-CO2也可以有效催化CO2與炔丙醇的反應。測試了在各種1,3-二烷基咪唑-2-亞羧酸酯的存在下將CO2摻入2-甲基-4-苯基-3-丁炔-2-醇中。NHO骨架氮原子上的取代基對催化劑活性有明顯的影響,發現1-異丙基-3-(2,6-二異丙基)取代的NHO-CO2加成物的催化活性高于甲基、丙基、叔丁基取代的加成物(見圖1)。

圖1 NHO-CO2加合物的合成

Zhou等[11]通過1,5-二氮雜雙環[4.3.0]-5-壬烯制備了四氫嘧啶-2-亞基的CO2加合物(THPE-CO2)。之前所報道的NHC-CO2和NHO-CO2加合物在二甲基亞砜(DMSO)溶液中40 ℃就會迅速脫羧,而THPE-CO2加合物在100 ℃的DMSO溶液中依舊非常穩定,表明THPE-CO2具有更優秀的熱穩定性。與NHC-CO2和NHO-CO2加合物的催化機理不同,THPE-CO2本身可以作為有機親核試劑,以此來促進炔丙醇與CO2的羧環化反應,可能存在的機理見圖2。同位素標記實驗、化學計量實驗和原位紅外數據為該過程提供了基本的離子對機制。

圖2 THPE-CO2加合物催化合成環狀碳酸酯的機理

1.4 其他有機催化劑

Mereau等[12]首次采用正四丁基胺有機鹽作為CO2與炔丙醇反應的催化劑,在無溶劑條件下,353 K和3.0 MPa的CO2壓力,反應不到10 h,收率可達到98%。證明了四丁基胺有機催化劑的陰陽離子之間具有特殊的協同作用,并且通過原位衰減全反射紅外光譜與DFT計算的動力學研究證明了該催化劑陰離子峰的獨特動力學和頻移,消除了有機催化劑的局限性,并為設計穩定、廉價且無金屬的催化劑開辟了新的途徑。Wang等[13]運用烷氧基化咪唑甜菜堿的各種CO2和CS2加合物AFIBs作為CO2與炔丙醇反應的催化劑。為避免反應氫原子對制備烷氧基化咪唑甜菜堿(AFIB)的脫質子步驟的干擾,在咪唑環的第二位取代甲基或異丙基與叔丁酸鉀在無水條件下反應合成AFIBs。所合成的AFIBs在溫和條件下(60 ℃,2.0 MPa,5 h)催化CO2與炔丙醇的羧環化反應,產物的收率為97%。其催化機理(見圖3)為AFIB首先活化CO2形成AFIB-CO2加合物,羧酸陰離子部分首先攻擊炔丙醇的三鍵,然后醇的羥基氫遷移形成中間產物,中間產物的烷氧基陰離子攻擊羰基碳,釋放所需產物和AFIB,快速捕獲游離的CO2,再生成AFIB-CO2加合物,完成催化循環。

圖3 AFIB-CO2加合物催化炔丙醇與CO2羧環化反應的可能機理

2 金屬催化劑

2.1 金屬銀催化劑

在許多有機反應中,銀(Ⅰ)離子被認為是C≡C最理想的活化劑之一,銀的d10電子構型表現出特殊的性質,有利于活化炔烴。除了C≡C的活化,其他官能團還可以通過與銀配位而被激活,為促進多種不同的有機轉化提供了重要的方法[14-15]。

Yamada等[16]首次使用金屬銀參與了CO2與炔丙醇的反應。研究了一系列銀鹽(AgClO4、AgOTs、AgCN、AgOTf、Ag2CO3、AgBF4、AgF、AgSbF6、AgOMs、AgOAc)在室溫下對2-甲基-6-苯乙基-3-炔-2-醇和CO2反應的催化活性,通過實驗可以證明,在1,8-二氮雜二環十一碳-7-烯(DBU)和甲苯存在的條件下,易于獲得且價格低廉的AgOAc為催化該反應最適宜有效的催化劑。而其他金屬Rh、Hg、Pt、Pd、Cu、Au則不能起到任何的催化效果。進而提出CO2與炔丙醇的反應機理為被胺堿活化的醇首先可以和CO2反應生成碳酸酯中間體,然后在炔烴上進行分子內的閉環反應,炔烴被金屬絡合物激活,在金屬絡合物釋放的情況下生成相應的環狀碳酸鹽(見圖4)。由于在銀鹽的催化作用下,獲得了較為優異的α-亞烷基環狀碳酸酯產率。Yoshida等[17]在手性席夫堿配體存在的條件下,通過AgOAc催化CO2與雙炔丙醇的反應,反應在0～5 ℃ CHCl3中進行(見圖5),可以獲得較為理想的產物收率,反應時間高達168 h。

圖4 CO2與炔丙醇結合的機理

圖5 Ag催化環狀碳酸酯的對映選擇性合成

Zhang等[18]利用碳納米管(CNT)和石墨烯(GN)優異的機械和物理性能、高孔隙率、大比表面積和良好的電子導電性等優點,將其作為載體合成N-雜環卡賓-銀絡合物(CNT-NHC-Ag、GN-NHC-Ag)催化劑。在催化CO2與炔丙醇反應中2種催化劑均能使轉化率達到100%,產品收率達到99%。但所需條件較為苛刻,需在CH2Cl2中保持CO2壓力為3.0 MPa,80 ℃反應24 h。所合成的N-雜環卡賓-銅絡合物(CNT-NHC-Cu,GN-NHC-Cu)催化劑在CO2、炔丙醇和胺的三組分偶聯反應生成氨基甲酸酯和唑烷酮中同樣具有較高的催化活性。其開發的非均相催化劑具有可多功能化學固定CO2、反應性好、穩定性高、操作簡單、可循環利用等顯著優點。Chen等[19]設計了一種基于卟啉的納米管多孔網絡(NT-PPN),隨后與濃鹽酸進行脫金屬反應制備得到銀納米顆粒修飾的多孔網絡(Ag@NT-PPN)。得到的Ag@NT-PPN樣品具有較高的BET表面積,為449 m2/g。同時,Ag@NT-PPN具有顯著的CO2親和力,在273 K/0.1 MPa和298 K/0.1 MPa時,CO2吸附能力較好,分別為2.36和1.99 mmol/g。Ag@NT-PPN可與DBU協同在30 ℃,1.0 MPa CO2壓力的條件下,反應15 h收率達到98%。此外,該固體催化劑可以很容易地回收和重復使用至少5次,沒有顯著的活性和選擇性損失。因此也為開發金屬納米粒基多相催化材料提供了一種合成方法。

Yu等[20]報道了一種功能化多孔有機聚合物(RB-POP)均勻負載銀納米粒子合成Ag@RB-POP用于催化CO2與炔丙醇的羧化環化反應。RB-POP基質中微孔和中孔并存,其多孔結構有利于CO2的吸附。RB-POP載體有效地提高了催化劑的活性,這可能與其親CO2特性以及與Ag納米顆粒的強相互作用有關。XPS分析表明,RB-POP載體能給Ag粒子提供電子,Ag納米粒子與載體之間存在較強的相互作用。Ag@RB-POP在DBU存在下激活炔丙醇,有利于CO2的插入并形成氨基甲酸鹽,然后進行分子內的閉環反應,在催化劑釋放后生成相應的環狀碳酸鹽。Ag@RB-POP在溫和反應條件下(1.0 MPa,30 ℃,12 h)即可催化CO2與炔丙醇的反應,并表現出優異的活性且達到最大飛行時間(TOF)為5 000 h-1,穩定性高且易回收。

金屬有機骨架(MOFs)具有位置隔離、孔隙率高、功能多樣、可重復使用等優點。Zhang等[21]采用混合連接的方法構建了典型立方拓撲結構的三維多孔磺酸鹽基的金屬有機骨架TMOF-3,與金屬銀進行配位合成TMOF-3-Ag作為CO2與炔丙醇反應的催化劑。在DBU的存在下,催化劑TMOF-3-Ag和反應物在溶劑二甲基甲酰胺(DMF)中進行反應,反應在常溫常壓下能得到99%的產品收率,且催化劑循環使用3次催化效果沒有明顯降低。TMOF-3-Ag對炔丙醇羧化環化反應的催化作用很大程度歸因于高比表面積的快速傳質以及立方拓撲的高穩定性。

Bresciani等[22]將制備的氨基甲酸鹽絡合物[Ag(O2CNEt2)]與Lewis堿性物質PPh3共同應用于催化CO2和2-甲基-3-丁炔-2-醇的羧環化反應。與氨基甲酸銀相比,其他金屬基的氨基甲酸鹽例如[Cu(O2CNEt2)2]、[Ti(O2CNEt2)4]、[Al(O2CNEt2)3]、[Fe(O2CNEt2)3]等在羧環化反應中幾乎不起作用。這清楚地表明了金屬中心的性質,有利于通過配位活化炔烴。在環境溫度和大氣CO2壓力以及無溶劑條件下,反應5 h產品收率達到99%,可以作為炔丙醇羧化反應的有效催化前體。

2.2 金屬銅催化劑

銅由于其成本低,高效率和具有獨特的物理化學性質,近年來被廣泛開發用于各種反應的催化劑[23]。Song等[24]以銅鹽(CuI)為催化劑在堿(N,N-二異丙基乙胺,DIPEA)的存在下催化CO2與炔丙醇反應。通過實驗結果顯示,催化體系在CO2壓力為4.0 MPa,80～120 ℃反應24 h,可以有效促進炔丙醇與CO2的偶聯反應生成相應的α-亞烷基環狀碳酸酯。但是反應條件較苛刻,不如銀鹽催化效果好。為了使得在銅鹽催化劑存在的條件下,炔丙醇與CO2能夠在溫和條件下羧化環化,Wu等[25]以鑭系離子和碘化銅團簇([Cu4I4]和[Cu2I2])為基礎合成2種金屬有機骨架([Dy2Cu4I4(NA)6(DMF)2]n和[Gd2Cu2I2(IN)6(DMF)4]·5DMF),2種金屬有機骨架,均表現出較高的熱穩定性和溶劑穩定性。通過實驗結果和動力學研究發現,由于三維多孔結構比平面結構能提供更多接觸金屬的機會,三維骨架中具有Lewis酸性的罕見的七配位Dy(Ⅲ)發揮協同催化作用,所以三維多孔骨架催化劑比二維平面結構催化劑擁有更高的催化活性。以CuI團簇為基礎的鑭系有機骨架[Dy2Cu4I4(NA)6(DMF)2]n為催化劑,以DBU為堿,在室溫下與大氣中CO2合成高收率產品。團簇[Cu4I4]與末端炔基配位,和CO2生成的兩性鹽反應生成碳酸鹽中間體1,碳酸鹽中間體1在簇[Cu4I4]的協助下,通過親核基團攻擊炔基,進行分子內環閉合步驟,形成中間體2。隨著團簇[Cu4I4]的釋放,最終生成相應的環狀碳酸鹽產物(見圖6)。

圖6 CuI/DIPEA催化合成環狀碳酸鹽反應機理

Hou等[26]以5-氨基煙酸為連接劑合成了獨特的多孔異金屬骨架(NH2C2H6)0.75[Cu4I4·(L)3·(In)0.75]·DMF·H2O,并且具有高溫(最高可達240 ℃)、酸堿(pH=2～12)和溶劑穩定性。納米通道內[Cu4I4]簇合物具有良好的穩定性、雙金屬活性中心和高密度。在三乙醇胺(TEA)中以(NH2C2H6)0.75[Cu4I4·(L)3·(In)0.75]·DMF·H2O為催化劑催化CO2與炔丙醇反應,在溫和的反應條件下(50 ℃,10 h,0.5 MPa CO2)具有較好的收率。催化效率高的原因主要如下。(1)催化活性中心在納米通道中心可以保持較高的分散性,有利于與TEA和底物的相互作用,從而促進羧環化反應;(2)多孔結構可以使底物濃縮,縮短底物與催化劑的距離,提高催化效率;(3)大通道有利于底物與催化位點的反應和產物的運輸;(4)Cu4I4在非金屬骨架中與TEA的協同作用能有效地激活CO2與底物的反應,提高反應速率。Cu2+起著關鍵的催化作用,而In2+起著協同催化作用。這是第一個貴金屬自由基MOFs直接催化炔丙醇與CO2羧環化反應的報道。

2.3 金屬鈷催化劑

早在1987年,Inoue等[27]就曾以CoCp2(Cp=環戊二烯基)/Et3N為催化體系,且不需額外溶劑的引入,CO2壓力為5.0 MPa,反應5 h,以高產率合成相應的環狀碳酸鹽。然而當反應底物為伯炔醇、仲炔醇時,產品收率很低,即使較為苛刻的反應條件,也沒有相應產物的生成。

2.4 金屬鋅催化劑

Hu等[1]提出的ZnI2/NEt3催化體系,在無溶劑且常溫狀態下可以高效催化CO2與炔丙醇的羧化環化反應。篩選了各種鹵素鋅鹽后發現,其催化活性順序為ZnI2>ZnBr2>ZnCl2,與氯離子相比,碘離子具有更強的解離能力,表現出良好的反應活性,體現了陰離子的解離能力是決定鹵代鋅鹽催化活性的重要因素。最佳反應條件CO2壓力為1 MPa,30 ℃反應14 h可以獲得與貴金屬銀催化體系相似的催化結果,與無金屬引入的催化劑相比,催化條件更加溫和。課題組又對ZnI2/NEt3催化體系的反應機理進行了計算研究[28],基于CPCM模型進行SCFR計算,以包括反應物和產物的溶劑效應,選擇了2-丙醇和碳酸丙烯酯(PC)為溶劑近似表征反應體系的極性環境。進行了氣相相關的計算,以確定有無溶劑效應。CO2活化反應途徑有CO2吸附、C≡C攻擊、羰基碳親核攻擊和質子化形成環狀碳酸鹽4個步驟。NEt3通過過渡態3攻擊CO2,形成以Zn(Ⅱ)為配體的NEt3-CO2物質。Zn(Ⅱ)和CO2的O原子同時攻擊C≡C,隨后,羥基的H被NEt3的N原子捕獲,在羥基羰基C原子上同時發生脫質子和親核攻擊。在最后的質子化步驟中,質子從HNEt3+反饋到C原子,形成目標產物α-亞烷基環碳酸鹽(見圖7)。

圖7 ZnI2/NEt3催化環加成反應中CO2活化的反應途徑

納米淀粉具有豐度高、無毒、比表面積大、生物相容性好、成本低等優點。淀粉的存在使制備的多相催化劑更經濟、更環保,越來越多地被用作開發非均相催化材料的載體[29]。Panwar等[30]將Zn接枝到磁性納米淀粉上合成催化劑Zn/Fe3O4/膨化玉米淀粉(ECS),不僅有助于催化劑的外磁回收,而且所制備的磁性納米結構催化劑還可以作為一種更具活性和可持續性的化學合成催化劑,可再生、載體基質便宜易得,利用外部磁鐵即可分離催化劑。在無溶劑且常溫條件下,以CO2和炔丙醇為原料,在三乙胺和催化劑Zn/Fe3O4/ECS共同作用下得到高收率產品。對循環使用的催化劑進行檢測,沒有檢測到任何物質的浸出,說明所合成的催化劑Zn/Fe3O4/ECS是一種穩定的納米復合材料。Islam等[31]設計合成了一種新型鋅接枝苯芐胺多孔有機聚合物(Zn@BBAPA)。Zn@BBAPA的比表面積達到500 m2/g且屬于介孔材料。炔丙醇被鋅絡合物激活,DBU起到活化CO2的作用。

2.5 金屬釕催化劑

Sasaki等[32]在1986年提出以RuCl3·3H2O為催化劑、Et3N為堿,室溫下1-丁基-3-醇與5.0 MPa的CO2進行羧化環化反應,產品產率只有12%,同時得到22%的非環β-氧代烷基碳酸酯,而非環β-氧代烷基碳酸酯是由原位生成的碳酸鹽與1-丁基-3-醇反應生成。

3 離子液體催化劑

離子液體(ILs)由有機陽離子和無機/有機陰離子組成,由于其蒸汽壓低、熱穩定性好、易回收且結構具有可調性等特點,因而在許多領域有著廣闊的應用前景。特別是在催化和氣體吸收等方面,利用離子液體體系對CO2進行捕獲和轉化取得了顯著的成果。近年來,圍繞CO2與炔丙醇的羧化環化反應,研究者已經報道出各類不同結構的離子液體(見圖8)。

圖8 部分報道的離子液體類催化劑結構

在2004年,Gu等[33]最早將離子液體運用到CO2與炔丙醇的羧化環化反應中,在離子液體[BMIm][PhSO3]中加入過渡金屬鹽CuCl來催化CO2與炔丙醇合成α-亞烷基環狀碳酸酯。在其他有機溶劑四氫呋喃(THF)、DMSO、DMF中,2-甲基-3-丁炔-2-醇的轉化率均小于10%,而在[BMIm][PhSO3]-CuCl催化體系中可以得到97%的產品收率,但是催化劑的普適性能有待進一步提高。Chen等[34]通過調節離子液體的堿度發現,堿性離子液體兼有吸附劑和活化劑的雙重作用,進而通過核磁共振譜圖、控制實驗和量子計算發現,pKa>7.6,堿度的增加會降低產率。相比之下,pKa若從7.6開始下降,選擇性也會略有下降。超強堿性會導致副反應的發生,而弱堿性離子液體則表現出較低的CO2吸附能力,催化活性較差,中等堿度的離子液體催化劑對該反應卻有顯著影響。通過離子液體[P66614][DEIm]與AgOAc的共同催化,在常溫常壓下,產品收率達到91%且選擇性超過99%。白宇鹲等[4]同樣運用離子液體與金屬鹽的雙重催化作用,在45 ℃大氣壓下僅用3 h就能得到93%的產品收率且選擇性超過99%。該催化體系在金屬鹽中銀負載量僅為1%的情況下循環次數可達到20次。Hu等[35]運用金屬銅鹽CuI與離子液體[Bu4P][Levulinate]協同催化CO2與炔丙醇的反應,[Bu4P][Levulinate]激活炔丙醇的羥基,CuI激活C≡C鍵。因為碘陰離子與銅離子的解離比氯離子與銅離子更容易,因此CuI表現出比CuCl和CuCl2更好的催化性能,也就是說,CuI中的銅離子比CuCl和CuCl2中的銅離子更能激活炔丙醇中的C≡C鍵,有利于羧基化反應的發生。

雖然催化效果得到改善,但在催化體系回收方面存在一定困難。Qiu等[3]合成了堿性離子液體催化劑[DBUH][MIm],通過捕獲和提供氫質子,促進羥基的脫質子、CO2的親電攻擊和分子內的環化反應。較高的反應溫度會生成副產物,在60 ℃得到了89%的良好產品收率,增加CO2壓力能使更多的CO2在液相中溶解,進一步提高產物收率。

Zhao等[36]提出了用離子液體[Bu4P][2-MIm]作為催化劑和溶劑催化CO2與炔丙醇的羧化環化反應,并得到了較高的產品收率。CO2被離子液體活化后形成氨基甲酸酯,通過親核攻擊加入底物的C≡C鍵,隨后經過氫遷移和烷氧基陰離子對羰基碳原子的攻擊形成α-亞烷基環狀碳酸酯。Shi等[37]設計合成了雙功能化的[Ch][Tri]離子液體和AgNO3催化體系,發現陰離子的堿度對其催化活性具有重要的影響,其中堿度中等陰離子的活性最好。作為對照實驗,在沒有硝酸銀加入,僅使用[Ch][Tri]進行催化,反應幾乎沒有進行。[Tri]的pKa為18.6,當使用[Ch][Tri]/AgNO3作為羧環化反應的催化劑,可在30 ℃,CO2壓力為0.1 MPa的條件下,反應24 h得到99%的轉化率和99%的產物收率。由[Ch][Tri]和硝酸銀組成的催化體系同時也表現出良好的可重用性和通用性。另外,這種雙功能化的催化體系即使在低濃度的CO2條件下,在克級反應中也能表現出優異的性能,證明了其在碳捕獲和利用過程中的潛力。

作者課題組的Dong[38]等設計并制備了一系列質子型離子液體[HTMG][Pyrro]、[HDBU][Pyrro]、[HDBN][Pyrro]、[HMIm][Pyrro]和[HTEA][Pyrro],將其與乙酸銀結合并應用于催化轉化模擬煙道氣與炔丙醇的羧環化反應。實驗結果可以證明,[HTMG][Pyrro]在室溫,CO2壓力為2.0 MPa反應4 h可以得到96%的產品收率和99%的選擇性。通過對比分析發現,過強的陰離子堿性會導致副產物的增加,從而使選擇性下降;而過弱的陰離子堿性難以催化反應的進行,反應底物無法實現轉化。因此,選擇合適的陰離子是確保反應高效進行的關鍵。此外,還研究了[HTMG][Pyrro]/AgOAc催化體系在羧環化反應中的可循環性,并明確闡明了催化劑對反應物的活化作用以及可能存在的機理。此項工作有著一定的應用潛力,且未在其他地方有過明確報道。

4 結束語

近年來,CO2和炔丙醇的耦合反應成為了一種頗具前景的資源化利用方式。而各類催化劑,例如有機催化劑、金屬基催化劑和離子液體催化劑等,可以高效促進反應的進行。其中,金屬基催化劑在溫和條件下具有極高的催化效果,但往往需要有機堿的協助;無金屬催化劑可單獨用于催化羧環化反應,但催化活性有時欠佳;應用廣泛的離子液體催化劑與金屬鹽協同催化時,可在常溫常壓下獲得較高收率,而當單獨使用時仍面臨不易從催化體系中分離的問題。盡管已有各種催化劑被成功應用于該反應,但也存在許多問題需要去克服。因此,不斷加強對催化機理的研究,設計開發同時具有優異活化能力、低堿度、高穩定性和回用性的新型催化劑是未來主要的發展方向。