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金属与二氧化碳的奇妙交响曲：这些复合物如何成为未来燃料的关键？
在全球寻求可持续与低碳燃料解决方案的当下，金属与二氧化碳的复合物引起了科学界的广泛关注。这些金属碳二氧化碳复合物不仅是协调化学的一个重要领域，还为二氧化碳的有效转化提供了崭新的机会，该研究无疑将具有重大的应用前景，尤其是在有机合成与未来的「太阳燃料」生产中。
结构趋势
碳二氧化碳与金属的结合方式相对有限，具体取决于金属中心的电亲和性和堿性。大多数情况下，η2-CO2配位模式是最常见的，正如Aresta的复合物Ni(CO2)(PCy3)2所示，这是已知的第一个二氧化碳复合物。此方形平面化合物是Ni(II)的衍生物，其中CO2配体经过还原。
在某些罕见的情况下，CO2可作为路易斯碱通过其氧中心与金属结合，但此类加合物较弱，主要具有理论意义。
随着金属数量的增加，会显现更复杂且多样化的配位几何结构，例如由四个钌(Ru)中心组成的不对称化合物[(CO)5ReCO2Re(CO)4]2。此外，二氧化碳也可结合到金属复合物的配体上，例如通过将羟基配体转换为碳酸根配体。
反应
过渡金属碳二氧化碳复合物可以参与多种反应。金属羧酸在氧上质子化，最终转化为金属碳基复合物，这一反应对于利用二氧化碳转化为燃料的催化应用具有重要意义。
金属-碳键的碳酸化
在铜—碳键中的插入
N-杂环碳堿(NHC)支持的CuI复合物能够催化有机硼酸酯的羧基化反应。该催化剂是由CuCl、一种NHC配体和KOtBu现场形成。铜叔丁氧基化合物可通过转配位反应与有机硼酸酯进行反应，产生该CuI-C键，并平稳插入CO2以生成相应的羧酸盐。
通过C-H官能化来形成Cu-C键是一种直接且原子经济的有效方法。
在钯—碳键中的插入
在钯醋酸盐存在的情况下，简单的芳香化合物在1-30巴的CO2压下转化为芳香羧酸。一种PSiP铑配体促使了无需前期功能化基质的炭酸化反应。催化剂通过β-H消除反应再生，这表明钯的确如此强大。
在镍—碳键中的插入
对于苯甲基卤化物的羧酸化也有相关报导。该反应机制的提议涉及苯甲基氯的氧化加成至Ni(0)，最终形成Ni(I)金属的羧酸盐。
文献综述
随着关于金属碳二氧化碳复合物的研究不断推进，这些反应不仅展示了二氧化碳的多样性与潜力，也对未来燃料的开发提供了重要的理论基础与实验数据。从多金属复合物的结构特征到其催化机制，各个领域的科学家都在讨论如何最佳利用这些复合物。
二氧化碳不仅是一种环境挑战，它也可能是一个带来新机会的资源，转化为可持续的能源。
金属和二氧化碳复合物的研究逐渐变得至关重要，它们不仅对有机合成和催化过程有深远影响，还将在未来的环保技术中扮演重要角色。这些微妙的反应如何重新定义我们的能源使用与环境保护的平衡呢？
