综述：有机硼催化剂：从结构设计到CO2转化中的功能应用

这篇综述系统总结了有机硼（Organoboron）催化剂在CO2转化中的最新进展，重点探讨了其结构多样性（包括分子间/二元体系、分子内/双功能构型及聚合物架构）与合成策略，并深入分析了在CO2还原反应（CO2RRs）和碳酸酯形成反应中的应用，为开发高效、绿色的CO2转化路径提供了重要参考。

　　

有机硼催化剂的结构与特性

硼原子因其缺电子特性，通过空p轨道表现出路易斯酸性，可激活亲核试剂。有机硼化合物包括硼烷（R₃B）、硼酸（RB(OH)₂）等，其稳定性可通过构建硼酸酯或引入大位阻基团提升。例如，刚性骨架或聚合物主链的引入显著增强了空气和水分稳定性。

CO₂活化机制

受阻路易斯酸碱对（FLP）通过空间位阻阻止酸碱完全中和，形成活性空腔捕获CO₂。例如，膦-硼烷FLP可逆吸附CO₂，而胺-硼烷体系则生成两性离子中间体。计算化学研究表明，刚性FLP骨架可降低CO₂氢化能垒，而三乙基硼烷（TEB）通过配位环氧化物促进开环。

催化剂分类与应用

1. 1.

   分子间FLP与二元体系：如TEB/季铵盐组合催化CO₂/环氧化物共聚，TOF高达600 h^?1。

2. 2.

   分子内双功能催化剂：如9-BBN-铵盐结构实现室温下高效聚合，TON达13,000。

3. 3.

   聚合物催化剂：如聚乙烯基苯酚-硼烷通过局部协同效应提升活性，且可回收利用。

CO₂还原反应

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  甲烷合成：硼烷-铝复合体系在80°C下实现94%产率。

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  甲醇合成：NHC-硼烷加氢体系TOF达737 h^?1。

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  甲酸与胺功能化：B(C₆F₅)₃催化苯胺甲基化，产率86%。

碳酸酯合成

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  共聚反应：双功能催化剂[9BBN-5C-NEt₃]Br在150°C下TOF达4900 h^?1，选择性>99%。

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  环状碳酸酯：硼酸酯/DMAP体系在1.6 MPa下产率97%。

工业应用挑战

尽管有机硼催化剂具有无色、低毒优势，但其规模化仍需解决高负载量（如TEB）和稳定性问题。新型聚合物催化剂和双功能设计（如α-H调控）为未来方向。

展望

开发高活性、低成本且稳定的有机硼催化剂是推动CO₂转化技术工业化的关键，而聚合物架构和精准序列调控将拓展其应用边界。