铑催化的二氧化碳插入惰性碳氢键的羧基化反应

Although carbon dioxide (CO2) is a main greenhouse gas, it is a cheap, abundant, safe, stable and renewable chemical feedstock. The utilization of carbon dioxide to produce fine organic chemicals is a cutting-edge research field, which is beneficial for the sustainable development of our society. At present, transition-metal-catalyzed direct carboxylation of inert C-H bond with CO2 is still very limited. In this proposal, Rh-catalyzed direct carboxylation of inert sp2 and sp3 C-H bond under redox neutral conditions will be studied. Meanwhile, we will isolate the complex intermediate with carbon-metal bond and study the reaction between the complex and CO2, thus obtaining insights into the reaction mechanism and leading to the discovery of novel types of reactions. Since CO2 is thermodynamically and kinetically stable, new perspective will be received by investigating its reactivity in C-H activation reactions. In addition, carboxylic acids and their derivatives are important organic compounds and this proposal may provide a novel, efficient and atom-economical synthetic methods of them.

尽管二氧化碳（CO2）是一种主要的温室气体，但同时也是一种廉价、丰富、安全、稳定和可再生的化学原料。利用二氧化碳来合成有机精细化学品是一个有利于社会可持续发展的前沿研究领域。目前，CO2参与的、过渡金属催化的直接对惰性C-H键进行羧基化反应的研究还非常有限。本方案拟研究在氧化还原中性的条件下、以Rh化合物为催化剂、利用CO2对惰性sp2和sp3C-H键进行直接羧基化反应。同时，我们将分离出含碳-金属键的配合物中间体，通过其与CO2的反应获得机理上的深刻认知，并指导发现新的反应类型。由于CO2是热力学和动力学稳定的，通过研究其在C-H活化反应中的反应活性，能够给CO2的利用带来新的思路。此外，羧酸及其衍生物是重要的有机化合物，本研究能够提供一种新型、高效的原子经济的合成方法。

二氧化碳（CO2）是一种廉价、丰富、安全、稳定 和可再生的化学原料。利用二氧化碳来合成有机精细化学品是一个有利于社会可持续发展的前沿研究领域。目前，CO2参与的、过渡金属催化的直接对惰性C-H键进行羧基化反应的研究还非常有限。我们通过研究实现了铑催化的苯胺类分子，苯甲酸，以及二茂铁的C-H键羧基化反应，以及铑催化二氧化碳对缺电子丙烯酰胺的芳基羧基化反应。同时围绕二氧化碳利用问题，我们实现了光催化的几类烯烃的芳基羧基化反应，以及去芳构化的远程芳基羧基化反应。这些反应的实现，为二氧化碳合成高值化学品提供了有益的新转化和研究基础。