余达刚教授，周文俊教授ACS catalysis：可见光驱动的二氧化碳催化还原羧化反应- 大数跨境

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余达刚教授，周文俊教授ACS catalysis：可见光驱动的二氧化碳催化还原羧化反应

科学材料站

2020-09-16

导读：该工作总结了在温和的电子给体存在下，不同底物(如不饱和烃、有机(伪)卤化物和亚胺)与CO2的可见光驱动催化还原羧化的最新进展。强调了这种反应的机理，这种反应可以在存在或不存在光反应催化剂或双可见光光反

文章信息

可见光驱动的二氧化碳催化还原羧化反应

第一作者：Zhen Zhang，Jian-Heng Ye

通讯作者：余达刚*，周文俊*

单位：四川大学，内江师范大学

研究背景

羧酸及其衍生物是天然产物、生物活性化合物、药物和合成中间体中的常见单元。尽管存在完善的合成羧酸的方案，包括烃、醇和醛的氧化、腈的水解、有机(假)卤化物与一氧化碳的羰基化，但仍存在官能团耐受性差、原子经济性低或需要有毒和有害的一氧化碳的限制。

在过去的几十年中，为了开发更经济、更直接的方法，已经进行了大量的努力。由于二氧化碳(CO2)的丰富、低成本和可回收性，它被认为是通过形成碳-碳键(有机分子中最基本的键)合成羧酸的理想原料，这引起了学术界和工业界的长期关注，并且可能代表了传统合成路线的直接替代物。

文章简介

近日，四川大学余达刚教授与内江师范大学周文俊等合作。在国际顶级期刊ACS catalysis(影响因子：12.350) 上发表题为“Visible Light-Driven Catalytic Reductive Carboxylation with CO2”的研究工作。

该工作总结了在温和的电子给体(包括胺、汉茨希酯和甲酸酯)存在下，不同底物(如不饱和烃、有机(伪)卤化物和亚胺)与CO2的可见光驱动催化还原羧化的最新进展。强调了这种反应的机理，这种反应可以在存在或不存在光反应催化剂或双可见光光反应/过渡金属催化体系的情况下进行。

本文要点

要点一：本文阐述三种策略使得许多相对便宜和容易获得的原材料可以进行可见光驱动的催化还原羧化与二氧化碳，以产生高价值的羧酸和衍生物:通过使用还原的光催化剂的有机金属络合物形成，通过SSET形成碳阴离子中间体，以及通过单电子还原形成CO2自由基阴离子。

要点二：可见光驱动的CO2催化还原羧化反应面临的几大挑战：主要地，底物范围仍然是有限的。其次，新的反应类型还有待研究。此外，新型催化体系是解决该领域其他突出问题的关键。第四，这方面的许多机械建议都是高度投机的。最后，连续流动化学等技术有可能使这些反应大规模用于工业目的，如生产有价值的药物，如布洛芬类化合物。

要点三：过去四年见证了这一领域的重大突破。我们相信，可见光驱动的CO2还原羧化的快速发展将继续激发许多领域的创新，包括CO2化学、可见光光解催化、还原交叉偶联和制药工业。

文章链接

Visible Light-Driven Catalytic Reductive Carboxylation with CO2

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03127

通讯作者介绍

余达刚，教授，博士生导师，

基金委优秀青年基金获得者。2003年9月至2007年7月在四川大学化学学院学习（导师为冯小明教授和袁立华教授），获得学士学位；2007年9月至2012年7月在北京大学化学与分子工程学院学习（导师为施章杰教授），获得博士学位；之后在2012年10月至2014年12月期间，作为洪堡学者加入德国明斯特大学化学系 Frank Glorius教授课题组从事博士后研究工作；2015年1月回到母校四川大学开展教学和科研工作。

余达刚教授一直致力于发展CO2转化新策略和新反应，大力促进CO2在有机合成中的高效高选择性利用，取得了一系列创新性成果，例如：（1）首次提出了“CO2=CO+[O]”理念，利用CO2代替剧毒的CO和当量的氧化剂，在氧化还原中性条件下高效地合成了一系列重要的羰基杂环化合物；（2）发展了CO2参与的自由基反应，一方面利用多种烷基自由基引发CO2参与的噁唑啉酮和季碳氨基酸合成，另一方面利用可见光和硫酚促进CO2自由基负离子的形成，实现了具有独特选择性的CO2转化反应；（3）开发了铜催化CO2参与的烯烃不对称还原羟甲基化反应，高选择性地构建了重要的手性醇类化合物。这些工作具有较高的创新性、独特性和国际影响力，为CO2在有机合成中的应用提供了新的思路。申请人从2008年至今共发表学术论文70余篇，他引4000余次，H因子36。四年多来，申请人以通讯作者身份发表了40余篇论文（其中包括2篇Nature Communications, 3篇J. Am. Chem. Soc.和5篇Angew. Chem. Int. Ed.），部分工作被封面和扉页文章、被ChemistryViews、Synfacts、OPR&D和《有机化学》等作为亮点介绍，应邀在国内外会议做了10余次邀请报告和在2018国际配位化学会议上做主题报告，应邀作为共同客座编辑组织了《中国化学》“二氧化碳化学”专辑。曾2016年“Organic Chemistry Frontiers” Emerging Investigators，曾获得2017年Thieme Chemistry Journal Award、2017年ACP Lectureship Awards、2018年中国化学会青年化学奖等荣誉，并主持了2018年国家自然科学基金委优秀青年基金和霍英东青年教师基金等项目。

周文俊，男，汉族，1984年1月出生，四川西昌人，博士/后，中共党员。主要担任有机化学、有机选论等课程的教学。获内江师范学院“科研十佳”，内江师范学院“优秀教师”，“优秀毕业论文指导教师”，学生自主评选的“我最喜爱教师”等荣誉称号。并获内江师范学院第五届青年教师讲课比赛二等奖，第八届青年教师讲课比赛三等奖。兼任四川轻化工大学、成都大学硕士研究生导师，内江市工业评审专家。先后主持国家自然科学基金1项，四川省科技厅应用基础研究项目1项，四川省教育厅自然科学重点项目、一般项目各1项。研究方向：金属有机化学、自由基化学、低值废弃物资源化。截至目前，以第一/通讯作者身份在Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., ChemSusChem, Sci. China Chem., Org. Lett., Chem. Commun., Adv. Synth. Catal., J. Org. Chem., Tetrahedron, Synthesis, Synlett, Eur. J. Org. Chem., Asian. J. Org. Chem.等国际、国内著名SCI收录刊物发表学术论文20余篇，申请国家发明专利6项。