Electrochemical carboxylation with CO2

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Carbon dioxide (CO2) is a widespread, inexpensive, renewable source of C1 carbon and the main component of greenhouse gases, so studies on its efficient conversion into useful products, corresponding to the principles of sustainable development, have received considerable attention in recent years. Electrochemical organic synthesis, as an environmentally friendly, mild and selective synthetic method, is considered an ideal approach to the CO2 utilization and its use as a reagent. This review summarizes recent advances in the field of electrocarboxylation involving CO2 as a precursor in reactions of various types, which reveal the great potential of these transformations in the synthesis of “green” organics, with special attention paid to processes at the late-stage of functionalization of complex molecules, promising in pharmaceutical chemistry.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

Yulia Budnikova

Kazan Scientific Center

Autor responsável pela correspondência
Email: olefindirector@gmail.com
ORCID ID: 0000-0001-9497-4006

A.E. Arbuzov Institute of Organic and Physical Chemistry

Rússia, Kazan

Bibliografia

  1. IPCC, 2023: Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team], Eds. H. Lee and J. Romero, IPCC, Geneva, Switzerland, 2023, pp. 35—115. doi: 10.59327/IPCC/AR6-9789291691647
  2. Chu S., Cui Y., Liu N. Nat. Mater. 2017, 16, 16–22. doi: 10.1038/nmat4834
  3. Szulejko J.E., Kumar P., Deep A., Kim K.H. Atmos Pollut. Res. 2017, 8, 136–140. doi: 10.1016/j.apr.2016.08.002
  4. Cuéllar-Franca R.M., Azapagic A. J. CO2 Util. 2015, 9, 82–102. doi: 10.1016/j.jcou.2014.12.001
  5. Wang L., Chen W., Zhang D., Du Y., Amal R., Qiao S., Wu J., Yin Z. Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 5310–5349. doi: 10.1039/C9CS00163H
  6. Wang K., Ma Y., Liu Y., Qiu W., Wang Q., Yang X., Liu M., Qiu X., Li W., Li J. Green Chem. 2021, 23, 3207–3240. doi: 10.1039/d0gc04417b
  7. Wang Y., Winter L.R., Chen J.G., Yan B. Green Chem. 2021, 23, 249–267. doi: 10.1039/d0gc03506h
  8. Nitopi S., Bertheussen E., Scott S.B., Liu X., Engstfeld A.K., Horch S., Seger B., Stephens I.E.L., Chan K., Hahn C., Nørskov J.K., Jaramillo T.F., Chorkendorff Ib. Chem Rev. 2019, 119, 7610–7672. doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00705
  9. Mena S., Peral J., Guirado G. Curr. Opin. Electrochem. 2023, 42, 101392. doi: 10.1016/j.coelec.2023.101392
  10. Zeng J., Castellino M., Fontana M., Sacco A., Monti N.B.D., Chiodoni A., Pirri C.F. Front. Chem. 2022, 10, 931767. doi: 10.3389/fchem.2022.931767
  11. Long C., Li X., Guo J., Shi Y., Liu S., Tang Z. Small Methods 2019, 3, 1800369. doi: 10.1002/smtd.201800369
  12. Daiyan R., Saputera W.H., Massod H., Leverett J., Lu X., Amal R. Adv. Energy Mater. 2020, 10, 1902106. doi: 10.1002/aenm.201902106
  13. Ali T., Wang H., Iqbal W., Bashir T., Shah R., Hu Y. Adv. Sci. 2023, 10, 2205077. doi: 10.1002/advs.202205077
  14. Lin Z., Han C., O'Connell G.E.P., Lu X. Angew. Chem.Int. Ed. 2023, 62, e2023014. doi: 10.1002/anie.202301435
  15. Максимов А. Л., Белецкая И. П.Успехи хим., 2024, 93 (1) RCR5101 [Maximov A.L., Beletskaya I.P. Russ. Chem. Rev., 2024, 93 (1) RCR5101].
  16. Yusuf B. A., Yaseen W., Meng S., Xie J., Fapohunda F.O., Nankya R., Muhammad A.I., Xie M., Xu Y. Coord. Chem. Rev. 2023, 492, 215273. doi: 10.1016/j.ccr.2023.215273
  17. Xu L., Trogadas P., Coppens M.-O., Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2302974. doi: 10.1002/aenm.202302974
  18. Kholin K.V., Khrizanforov M.N., Babaev V.M., Nizameeva G.R., Minzanova S.T., Kadirov M.K., Budnikova Y.H. Molecules 2021, 26, 5524. doi: 10.3390/molecules26185524
  19. Ouyang T., Huang S., Wang X.T., Liu Z.Q. Chem. Eur. J. 2020, 26, 14024–14035. doi: 10.1002/chem.202000692
  20. Chen X., Chen J., Alghoraibi N.M., Henckel D.A., Zhang R., Nwabara U.O., Madsen K.E., Kenis P.J.A., Zimmerman S.C., Gewirth A.A. Nat Catal. 2020, 4, 20–27. doi: 10.1038/s41929-020-00547-0
  21. Jiao S., Fu X., Zhang L., Zhang L., Ruan S., Zeng Y.-J., Huang H. Nano Today. 2021, 36, 101028. doi: 10.1016/j.nantod.2020.101028
  22. Gao D., Ar´an-Ais R.M., Jeon H.S., Roldan Cuenya B. Nat. Catal. 2019, 2, 198–210. doi: 10.1038/s41929-019-0235-5
  23. Zhang Y., Guo S.-X., Zhang X., Bond A.M., Zhang J. Nano Today. 2020, 31, 100835. doi: 10.1016/j.nantod.2019.100835
  24. Liu Q., Wu L., Jackstell R., Beller M. Nat. Commun. 2015, 6, 5933–5947. doi: 10.1038/ncomms6933
  25. Artz J., Müller T. E., Thenert K., Kleinekorte J., Meys R., Sternberg A., Bardow A., Leitner W. Chem. Rev. 2018, 118, 434–504. doi: 10.1021/acs.chemrev.7b00435
  26. Pimparkar S., Dalvi A.K., Koodan A., Maiti S., Al-Thabaiti S.A., Mokhtar M., Dutta A., Lee Y.R., Maiti D. Green Chem., 2021, 23, 9283–9317. doi: 10.1039/d1gc02737a
  27. Wang S., Feng T., Wang Y., Qiu Y. Chem. Asian. J. 2022, 17, 434. doi: 10.1002/asia.202200543
  28. Younus H.A., Ahmad N., Ni W., Wang X., Al-Abri M., Zhang Y., Verpoort F., Zhang S. Coord. Chem. Rev. 2023, 493, 215318. doi: 10.1016/j.ccr.2023.215318
  29. Wu J., Huang Y., Ye W., Li Y. Adv. Sci. 2017, 1700194. doi: 10.1002/advs.201700194
  30. Bard A.J., Standard Potentials in Aqueous Solution, N.-Y., CRC Press, 1985. doi: 10.1201/9780203738764
  31. Lamy E., Nadjo L., Saveant J. M. J. Electroanal. Chem. 1977, 78, 403– 407. doi: 10.1016/S0022-0728(77)80143-5
  32. Koppenol W.H., Rush J.D. J. Phys. Chem. 1987, 91, 4429– 4430. doi: 10.1021/j100300a045
  33. You Y., Kanna W., Takano H., Hayashi H., Maeda S., Mita T. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 8, 3685–3695. doi: 10.1021/jacs.1c13032
  34. Dérien S., Clinet J.-C., Duñach E., Périchon J. J. Org. Chem., 1993, 58, 2578–2588. doi: 10.1002/chin.199331054
  35. Senboku H., Komatsu H., Fujimura Y., Tokuda M. Synlett 2001, 3, 418–420. doi: 10.1055/s-2001-11417
  36. Wang H., Lin M.-Y., Chen T.-T., Fang H.-J., Lu J.-X. Chin. J. Chem. 2007, 25, 913–916. doi: 10.1002/cjoc.200790177
  37. Kim Y., Park G.D., Balamurugan M., Seo J., Min B.K., Nam K.T., Adv. Sci. 2020, 7, 1900137. doi: 10.1002/advs.201900137
  38. Alkayal A., Tabas V., Montanaro S., Wright I.A., Malkov A.V., Buckley B.R. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1780–1785. doi: 10.1021/jacs.9b13305
  39. Gao X.-T., Zhang Z., Wang X., Tian J.-S., Xie S.-L., Zhou F., Zhou J. Chem. Sci. 2020, 11, 10414–10420. doi: 10.1039/d0sc04091f
  40. Dérien S., Clinet J.C., Duñach E., Perichon J. Tetrahedron, 1992, 48, 5235–5248. doi: 10.1016/S0040-4020(01)89021-9
  41. Steinmann S.N., Michel C., Schwiedernoch R., Wu M., Sautet P. J. Catalysis, 2016, 343, 240–247. doi: 10.1016/j.jcat.2016.01.008
  42. Sheta A. M., Mashaly M.A., Said S.B., Elmorsy S.S., Malkov A.V., Buckley B.R. Chem. Sci. 2020, 11, 9109–9114. doi: 10.1039/d0sc03148h
  43. Sheta A.M., Alkayal A., Mashaly M.A., Said S.B., Elmorsy S.S., Malkov A.V., Buckley B.R. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 21832–21837. doi: 10.1002/anie.202105490
  44. Katayama A., Senboku H., ChemElectroChem 2016, 3, 2052–2057. doi: 10.1002/celc.201600508
  45. Yan Y., Li H., Xie F., Lu W., Zhang Z., Jing L., Hana P. Adv. Synth. Catal. 2023, 365, 3830–3836. doi: 10.1002/adsc.202300789
  46. Derien S., Dunach E., Perichon J. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113 (22), 8447–8454. doi: 10.1021/ja00022a037
  47. Li C.-H., Yuan G.-Q., Jiang H.-F. Chin. J. Chem. 2010, 28, 1685–1689. doi: 10.1002/cjoc.201090285
  48. Li C.-H., Yuan G.-Q., Qi C.-R., Jiang H.-F. Tetrahedron 2013, 69, 3135–3140. doi: 10.1016/j.tet.2013.02.089
  49. Katayama A., Senboku H., Hara S. Tetrahedron 2016, 72, 4626–4636. doi: 10.1016/j.tet.2016.06.032.
  50. Zhang W., Lin S. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 20661–20670. doi: 10.1021/jacs.0c08532
  51. Yuan G.-Q., Li L.-G., Jiang H.-F., Qi C.-R., Xie F.-C. Chin. J. Chem. 2010, 28, 1983–1988. doi: 10.1002/cjoc.201090331
  52. Sun G.-Q., Yu P., Zhang W., Zhang W., Wang Y., Liao L.-L., Zhang Z., Li, L., Lu, Z., Yu D.-G., Lin S. Nature 2023, 615, 67–72. doi: 10.1038/s41586-022-05667-0
  53. Zhao Z., Liu Y., Wang S., Tang S., Ma D., Zhu Z., Guo C., Qiu Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202214710. doi: 10.1002/anie.202214710
  54. Senboku H., Yamauchi Y., Kobayashi N., Fukui A., Hara S. Electrochim. Acta 2012, 82, 450–456. doi: 10.1016/j.electacta.2012.03.131
  55. Liao L.-L., Wang Z.-H., Cao K.-G., Sun G.-Q., Zhang W., Ran C.-K., Li Y., Chen L., Cao G.-M., Yu D.-G. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 2062–2068. doi: 10.1021/jacs.1c12071
  56. Amatore C., Jutand A., J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2819–2825. doi: 10.1021/ja00008a003
  57. Isse A.A., Durante C., Gennaro A. Electrochem. Commun. 2011, 13, 810–813. doi: 10.1016/j.elecom.2011.05.009
  58. Wang H., Xu X.-M., Lan Y.-C., Wang H.-M., Lu J.-X. Tetrahedron 2014, 70, 1140–1143. doi: 10.1016/j.tet.2013.12.083
  59. Bazzi S., Le Duc G., Schulz E., Gosmini C., Mellah M. Org. Biomol. Chem. 2019, 17, 8546–8550. doi: 10.1039/C9OB01752F
  60. Senboku H., Yoneda K., Hara S. Electrochemistry 2013, 81, 380–382. doi: 10.5796/electrochemistry.81.380
  61. Mondal S., Sarkar S., Wang J.W., Meanwell M.W. Green Chem., 2023, 25, 9075-9079. doi: 10.1039/d3gc03387b
  62. Zhao B., Pan Z., Pan J., Deng H., Bu X., Ma M., Xue F. Green Chem., 2023, 25, 3095–3102. doi: 10.1039/d2gc04636a
  63. Senboku H. Chem. Rec. 2021, 21, 2354– 2374. doi: 10.1002/tcr.202100081
  64. Wu J., Huang Y., Ye W., Li Y. Adv. Sci. 2017, 4, 1700194. doi: 10.1002/advs.201700194
  65. Chen B.-L., Liu Q.-Z., Wang H., Lu J.-X. Curr. Org. Chem. 2023, 27, 734–740. doi: 10.2174/1385272827666230714145953
  66. Khrizanforova V.V., Fayzullin R R., Kartashov S.V., Morozov V.I., Khrizanforov M.N., Gerasimova T.P., Budnikova Y.H., Chem. Eur. J. 2024, e202400168. doi: 10.1002/chem.202400168
  67. Zlotin S.G., Egorova K.S., Ananikov V.P., Akulov A.A., Varaksin M.V., Chupakhin O.N., Charushin V.N., Bryliakov K.P., Averin A.D., Beletskaya I.P., Dolengovski E.L., Budnikova Yu.H., Sinyashin O.G., Gafurov Z.N., Kantyukov A.O., Yakhvarov D.G., Aksenov A.V., Elinson M.N., Nenajdenko V.G., Chibiryaev A.M., Nesterov N.S., Kozlova E.A., Martyanov O.N., Balova I.A., Sorokoumov V.N., Guk D.A., Beloglazkina E.K., Lemenovskii D.A., Chukicheva I.Yu., Frolova L.L., Izmest'ev E.S., Dvornikova I.A., Popov A.V., Kutchin A.V., Borisova D.M., Kalinina A.A., Muzafarov A.M., Kuchurov I.V., Maximov A.L., Zolotukhina A.V. Russ. Chem. Rev. 2023, 92, RCR5104. doi: 10.59761/RCR5104
  68. Budnikova Y.H., Dolengovski E.L., Tarasov M.V., Gryaznova T.V. J. Solid State Electrochem. 2024, 28, 659–676. doi: 10.1007/s10008-023-05507-9

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Scheme 1

Baixar (106KB)
Metadados
3. Scheme 2

Baixar (170KB)
Metadados
4. Scheme 3

Baixar (338KB)
Metadados
5. Scheme 4

Baixar (172KB)
Metadados
6. Scheme 5

Baixar (116KB)
Metadados
7. Scheme 6

Baixar (104KB)
Metadados
8. Scheme 7

Baixar (335KB)
Metadados
9. Scheme 8

Baixar (229KB)
Metadados
10. Scheme 9

Baixar (218KB)
Metadados
11. Scheme 10

Baixar (85KB)
Metadados
12. Scheme 11

Baixar (86KB)
Metadados
13. Scheme 12

Baixar (226KB)
Metadados
14. Scheme 13

Baixar (314KB)
Metadados
15. Scheme 14

Baixar (437KB)
Metadados
16. Scheme 15

Baixar (112KB)
Metadados
17. Scheme 16

Baixar (254KB)
Metadados
18. Scheme 17

Baixar (229KB)
Metadados
19. Scheme 18

Baixar (462KB)
Metadados
20. Scheme 19

Baixar (425KB)
Metadados
21. Scheme 20

Baixar (186KB)
Metadados
22. Scheme 21

Baixar (342KB)
Metadados
23. Scheme 22

Baixar (179KB)
Metadados
24. Scheme 23

Baixar (123KB)
Metadados
25. Scheme 24

Baixar (270KB)
Metadados
26. Scheme 25

Baixar (216KB)
Metadados
27. Content

Baixar (82KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024