温室气体二氧化碳（CO2）是一种储量丰富、廉价易得、无毒、可再生的碳一（C1）资源，利用其制备具有高附加值的化学品具有重要意义。在过去几十年中，人们系统研究CO2参与的羧基化反应，开发了很多合成重要羧酸的方法。虽然二酸化合物在药物分子和天然产物中广泛存在，且是合成高分子材料的重要单体，但是通过双分子CO2参与的双羧基化合成二酸的反应却研究较少，存在反应活性低、反应选择性差等挑战。经过长期努力，化学家们通过光、电、过渡金属催化、碱促进碳-碳π键断裂方式实现了CO2参与一系列不饱和烃化合物的双羧基化反应，主要得到丁二酸和己二酸等产物，具有一定局限性。尽管利用CO2参与碳-碳σ键的双羧基化反应制备类型更加丰富的二酸产物很有意义，但由于其难度更大，目前还没有报道。
为了探索利用CO2合成二酸的新型双羧基化反应，余达刚教授课题组受到研究广泛的张力环化合物开环双官能团化反应的启发，以电子作为清洁还原剂，通过调控电流，实现了电化学促进CO2参与的取代环丙烷和环丁烷类化合物开环双羧基化反应，高效、高选择性地构建了一系列官能团丰富的戊二酸和己二酸类化合物。该反应条件简单、操作简便、使用较低电解质浓度，具有较好的化学选择性、较高的原子经济性、优良的官能团兼容性以及产物易于衍生等优势。作者对反应机理进行了一系列研究，证实了相关中间体的存在，提出了如图的机制。作者还利用得到的二酸化合物，与二醇发生聚酯反应，制备了具有潜在抗紫外线、自修复功能的聚酯材料以及在涂料等领域有重要用途的含氟聚酯材料。
总的来说，该研究利用温室气体CO2作为羧基源，通过电化学发展了一种张力环化合物碳-碳单键的双羧基化新方法，实现了戊二酸和己二酸类化合物的高效高选择性合成，为重要二酸化合物的制备提供了新途径，为新型高分子材料的开发奠定了物质基础。
该研究以题为“Electrochemical Ring-Opening Dicarboxylation of Strained Carbon-Carbon Single Bonds with CO2: Facile Synthesis of Diacids and Derivatization into Polyesters” 发表于《Journal of the American Chemical Society》。文章链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12071。四川大学为第一单位，化学学院余达刚教授为通讯作者，廖黎丽博士为第一作者。特别感谢化学学院陈力教授、高分子学院李乙文教授和王哲昊博士以及化工学院刘博文研究员对高分子材料合成和表征等方面的指导和合作！衷心感谢国家自然科学基金委、四川省科技厅、四川大学、北京分子科学中心的经费支持！
