额外电子引诱催化CO2与共轭分子转化反应及其机理的研究

The increase in atmospheric carbon dioxide is related to climate changes; there is an urgent need to reduce the accumulation of CO2 in the atmosphere. The utilization of non-toxic, abundant, and economical CO2 as a raw material in the formation of other chemical product offers a way to mitigate the increase CO2. Hence, it is important to explore novel and efficient transformations of CO2. In this project, we plan to explore a new area that the transformation of carbon dioxide with conjugated molecule is induced and catalyzed by excess electron. Quantum chemistry method is employed to investigate the transformation of carbon dioxide with conjugate molecule and its mechanism by excess electron induced catalyst, and the structure and property of conjugated molecule; revel the influence factors on the transformation, for example the number of excess electron, solvent effect etc; and clarify the reaction mechanism of the transformation. We summarize the rules and principles of the transformation of CO2 with conjugated molecule is induced and catalyzed by excess electron, and provide the transformation reaction mechanism and influencing factors, so as to reduce the CO2 concentration in the atmosphere, especially for the scientific utilization of CO2, provide valuable theoretical results.

大气中CO2含量增加影响着气候的变化，为了气候的稳定，减少大气中CO2的积累显得颇为重要。利用无毒、丰富、廉价的CO2作为原料转化成其他化学品是缓和CO2含量增加的一种办法。因此，探索新型高效的CO2转化方式具有非常重要的意义。本项目运用量子化学方法探索额外电子引诱催化CO2与共轭分子转化反应的新课题。重点研究可以与CO2发生反应的共轭分子的结构和性质特点；揭示影响转化反应的因素，如额外电子数目、溶剂化等；阐明转化反应的机理。总结在额外电子催化下CO2转化反应的规律和特点，提供其转化反应的机理和影响因素，从而为有效地降低大气中 CO2 浓度，科学地利用CO2提供有价值的理论基础。

在该项目的资助下，发表有该基金项目标注的论文9篇（全部SCI收录），我们完成了本项目任务目标，同时也开展了其他相关的研究方向并取得开创性的结果。.我们开展的额外电子引诱催化CO2与共轭分子转化反应课题。研究内容包括： （1）额外电子引诱催化CO2转化反应方面，CO2与苯分子在气相中的反应，以及吡咯及其衍生物在额外电子引诱催化下直接CO2羧基功能化研究取得重要进展。（2）拥有CO2 单体的阴离子络合物的催化性能的研究。例如，拥有CO2单体的阴离子络合物[ClMg(η2-O2C]-催化CO插入呋喃/噻吩C-H键，这个工作提供制备醛类产品的新思路（3）分子团簇催化CO2转化反应的研究。首次提出新型分子团簇LinB （n=2,3,4,5 和6）活化CO2，并使之与苯分子的反应，实现形成苯甲酸的反应路径。此研究提出新颖的CO2转化反应。同时，本项目运用量子化学方法揭示了电子催化下与CO2反应的共轭分子的结构和性质特点，以及影响转化反应的因素，如额外电子数目、溶剂化等；并提出了理论上可行的转化反应机理。.因此，项目开辟了电子引诱催化CO2 转化的新领域，为了气候的稳定，减少大气中CO2的含量以及利用无毒、丰富、廉价的CO2作为原料转化成其他化学品提供新的策略。