脂肪酸是分子结构中含有羧基的长烷基链化合物，是重要的化工原料，被广泛应用于食品、医药、塑料化工等领域。虽然脂肪酸可以通过动植物油脂中进行衍生提取，但是得到的往往是多种脂肪酸的混合物。为了真正得到有工业使用价值的脂肪酸，现在的方法是使用纯度较高的烯烃衍生物，并且在合成过程中需要贵重且毒性较高的金属催化剂，这些都使得其工业生产成本较高。

而来自西班牙Institute of Chemical Research of Catalonia的Ruben Martin研究小组最近开发了脂肪酸的新合成方法。他们使用二氧化碳气体与烃类化合物的在特殊催化剂下的反应，并有着较高的位点选择性。该工作的重要意义在于，一方面使用了温室气体二氧化碳作为重要工业价值化合物的合成原料之一，并且进一步发现烃类化合物可以直接使用工业石油原料混合物，而无需底物提纯。该工作发表在最新一期的国际顶尖杂志《Nature》上。

（本文作者Toni Moragas (左) 与 Francisco Juliá）

该反应中最重要的角色就是催化剂，这是一种镍金属催化剂，它可以在一个较长脂肪链上“行走”，在特定的位点，催化剂可以将二氧化碳定点引入，成为羧基。事实上，这种可以行走的催化剂是受到一种聚合催化剂的启发而设计出来的。在反应过程中，首先通过溴化反应将不饱和烃类化合物转变为溴化烃，随后，它与催化剂通过C-Ni键形成一个中间产物，这个中间产物是不稳定的，Ni催化剂会通过与邻氢的β消除反应自由移动，这也就是所谓的“行走”。通过合理设计催化剂的配体，研究者可以加速这种“行走”过程。当催化剂行走到烷基链的末端时，由于无法再发生β消除反应，此时体系中的二氧化碳会与该催化位点反应生成脂肪酸。

（实现这种位点选择性催化脂肪酸生成的机理）

（对该反应进行的多种底物探究，证明具有良好的普适性）

实现该反应的条件并不严苛，在室温、常压下即可进行该反应。

更为难得的是，这个反应可以直接从含有烷烃/烯烃的石油原料混合物出发，而无需中间的原料提纯。

（直接从石油原料出发的羧基化反应）

国际同行——Rice University的知名有机化学家James Tour对这个工作评价极高，他认为，这种新的合成方法对于药物合成意义重大，尤其是对于奇数碳数的脂肪酸，用这种合成方法可以大大降低成本。

参考文献：Juliá-Hernández, F.; Moragas, T.; Cornella, J.; Martin, R., Remote carboxylation of halogenated aliphatic hydrocarbons with carbon dioxide. Nature 2017, 545 (7652), 84-88.