综述：二膦类化合物在CO?及其他有机化合物催化氢化中的应用：架起基础研究与工业应用之间的桥梁

《Molecular Catalysis》：Disphosphine analogues in catalytic hydrogenation of CO 2 and other organocompounds: Bridging fundamental research with industrial applications

催化转化大气CO?为燃料和工业原料的研究中，diphosphine配体及其类似物因高效手性催化性能备受关注，可生成甲酸、甲醇、羧酸酯等产物并推动绿色能源发展。

　　碳 dioxide（CO?）作为大气中的一种重要温室气体，其排放量随着人类活动的增加而不断上升，给全球环境带来了严峻的挑战。CO? 的排放不仅导致全球变暖、酸雨、海洋酸化和空气污染，还对气候系统产生了深远的影响。因此，如何将 CO? 有效地转化为具有实际应用价值的化学品，成为当前科学研究的重要课题之一。这种转化过程不仅能缓解 CO? 带来的环境问题，还能为可持续发展的能源需求和工业原料供应提供新的解决方案。在这一背景下，催化剂的选择和优化显得尤为重要，因为它们在降低反应能垒、提高反应效率以及控制产物选择性方面发挥着关键作用。

近年来，研究人员对 CO? 的催化转化进行了广泛探索，尤其是在利用 diphosphine 配体及其分子类似物作为催化剂的领域。这些配体具有独特的结构和化学性质，能够显著提升反应的立体选择性和氢转移能力。因此，它们在 CO? 氢化反应以及一系列有机化合物的催化转化中表现出优异的性能。例如，一些 diphosphine 配体的衍生物如 DL01-DL14，不仅在 CO? 氢化过程中显示出良好的催化效果，还能用于其他有机化合物的氢化反应，如 α- 和 β- 酮类、乙酰苯酮、功能化烯烃（如 enamides、乙基乙酰氨基肉桂酸酯和衣康酸）等。这些研究为开发高效、环保的 CO? 转化技术提供了坚实的理论基础和实践指导。

CO? 氢化反应的实现通常依赖于多种催化机制，包括电催化、光催化、热催化和光热催化等。这些机制的核心在于催化剂的作用，它们能够降低 CO? 分子的高活化能，使其更容易与氢气（H?）发生反应。此外，CO? 氢化过程中所需的 H? 分子，有时来源于水分解反应。通过这些方法，CO? 被转化为一系列有价值的化学品，如一氧化碳（CO）、甲烷（CH?）、甲醇（CH?OH）、甲酸（HCOOH）及其甲酸盐（如 formate）、乙酸、乙醇、高碳醇、苯、烯烃等。这些产物不仅具有重要的工业应用价值，还被视为可再生能源和碳中和路径的一部分。

在 CO? 氢化反应中，diphosphine 配体及其分子类似物展现出独特的性能优势。它们的结构和电子特性能够有效调控反应路径，提高产物的选择性和产率。例如，一些研究表明，diphosphine 配体上的强 σ 电子吸引基团可以增强反应中形成的二氢化物复合物的氢转移能力，从而提升催化效率。此外，diphosphine 配体的立体结构也对反应的立体选择性产生重要影响，使其在不对称氢化反应中表现出优异的性能。这些特性使得 diphosphine 配体在 CO? 转化过程中具有广阔的应用前景。

CO? 氢化反应不仅在工业领域具有重要意义，还在能源和环境治理方面发挥着关键作用。通过这一过程，CO? 被转化为清洁、高能量密度的燃料，如液化石油气（LPG）和一些长链碳氢化合物，这些燃料在现代社会中具有广泛的用途。同时，CO? 氢化还能产生重要的化工原料，如甲酸、甲醇、乙醇等，这些物质在化学工业中具有不可替代的地位。此外，CO? 氢化反应还能够减少化石燃料的消耗，提高氢气的储存和利用效率，从而为实现碳中和目标提供支持。

在实际应用中，diphosphine 配体及其分子类似物被广泛用于多种 CO? 氢化反应，包括一氧化碳和甲醇的生产。这些配体能够有效促进 CO? 与氢气的反应，提高反应的效率和选择性。例如，一些研究显示，diphosphine 配体的金属配合物在催化 CO? 氢化生成甲醇和高碳醇方面表现出优异的性能。这种催化机制不仅能够提高反应的产率，还能减少副产物的生成，从而提高整个过程的经济性和环境友好性。

CO? 氢化反应的另一重要应用是生成酮类化合物。酮类化合物在制药、农业化学品和精细化学品的生产中具有重要的地位。然而，由于其合成过程涉及复杂的机理，尤其是在从单碳源 CO? 形成 C–C 键的过程中，催化酮类化合物的生成仍是一个相对较新的研究领域。近年来，随着配体设计技术的进步，一些新型 diphosphine 配体被开发出来，它们在催化酮类化合物的生成方面表现出良好的性能。这些研究不仅推动了 CO? 转化技术的发展，还为实现绿色化学和可持续发展提供了新的思路。

在 CO? 转化过程中，diphosphine 配体的结构和化学性质对反应的性能具有重要影响。例如，一些研究指出，diphosphine 配体的立体结构能够显著提高反应的立体选择性，使其在不对称氢化反应中表现出优异的性能。此外，diphosphine 配体的电子特性也对反应的氢转移能力产生重要影响，使其在催化 CO? 氢化生成甲酸和甲醇等过程中表现出良好的催化效果。这些特性使得 diphosphine 配体成为 CO? 转化过程中不可或缺的催化剂之一。

CO? 氢化反应的实现还面临着一系列挑战，包括反应条件的优化、催化剂的稳定性以及产物的选择性控制。例如，CO? 的高氧化态使其在反应中需要较高的活化能，而催化剂的引入能够有效降低这一能垒。然而，催化剂的选择和设计仍然存在一定的困难，尤其是在提高产物选择性和反应效率方面。此外，CO? 氢化反应通常需要在特定的温度和压力条件下进行，这对工业应用提出了较高的要求。因此，如何开发高效、稳定且经济的催化剂，成为当前 CO? 转化研究的重要方向。

为了克服这些挑战，研究人员对 diphosphine 配体及其分子类似物进行了深入研究。这些配体能够通过不同的结构设计和化学修饰，显著提高催化反应的性能。例如，一些研究表明，通过引入特定的官能团或调整配体的立体结构，可以增强催化剂的活性和选择性。此外，diphosphine 配体的金属配合物在催化反应中表现出良好的稳定性，使其能够在较宽的反应条件下发挥作用。这些研究不仅推动了 CO? 转化技术的发展，还为实现绿色化学和可持续发展提供了重要的理论支持。

CO? 氢化反应的应用范围非常广泛，不仅限于能源和工业领域，还涉及环境治理和资源回收。例如，CO? 被转化为甲酸和甲醇等化学品后，可以作为绿色能源载体，用于电化学系统中的能量存储和传输。此外，这些化学品还能作为工业原料，用于生产其他有机化合物和精细化学品。通过这些应用，CO? 转化不仅能够减少温室气体的排放，还能为社会经济发展提供新的资源和动力。

在实际应用中，CO? 转化技术还面临着一些现实问题，如成本控制、规模化生产以及环境影响的最小化。例如，尽管 CO? 氢化反应具有较高的潜力，但其工业化应用仍然受到催化剂成本和反应条件的限制。因此，如何降低催化剂的生产成本，提高反应的经济性，成为当前研究的重要目标。此外，CO? 转化过程中可能产生的副产物也需要得到有效处理，以减少对环境的影响。这些挑战促使研究人员不断探索新的催化剂和反应条件，以提高 CO? 转化技术的可行性和可持续性。

随着科技的进步和环保意识的提高，CO? 转化技术正逐渐成为能源和工业领域的重要组成部分。通过这一过程，CO? 不仅被转化为有价值的化学品，还为实现碳中和目标提供了新的途径。此外，CO? 转化技术的发展还能够推动绿色化学和可持续发展的进程，使其成为未来工业和能源领域的重要发展方向。因此，深入研究 CO? 转化技术，尤其是 diphosphine 配体及其分子类似物的应用，对于应对全球气候变化和实现可持续发展具有重要意义。

总之，CO? 氢化反应及其相关催化技术的研究，不仅为解决环境问题提供了新的思路，还为能源和工业领域的发展带来了新的机遇。diphosphine 配体及其分子类似物在这一过程中的应用，展现了其在催化反应中的独特优势。未来，随着研究的深入和技术的进步，CO? 转化技术有望实现更广泛的工业应用，为全球社会经济发展和环境保护做出更大的贡献。