在溶液中的生物脱羧反应通常是单向的、不可逆的进行，但是可逆的羧基化反应通过ATP水解驱动能够可逆的进行。目前有报道在极性非质子溶剂中，该反应过程会发生改变，发现了环取代芳基乙酸盐能够通过同位素标记CO₂进行交换，但是目前关于脱羧反应过程中碳负离子捕捉CO₂的相关质子化能垒、动力学过程的相关实验结果较为缺乏。有鉴于此，深圳湾实验室Jiali Gao、纽约州立大学布法罗分校John P. Richard、多伦多大学Ronald Kluger等报道了通过量子力学、分子力学模拟结合，对溶液相、DMF中的一系列有机羧酸分子的脱羧反应进行研究，揭示了溶液相中由于DMF溶剂作用的可逆羧酸化反应能垒降低。

 本文要点：

（1）

观测到溶液相中脱羧反应的速率和反应Gibbs自由能之间的线性Bell-Evans-Polanyi关系，说明了DMF溶剂中结合能能垒得以消除。CO₂捕捉反应在H₂O中的自由能能垒达到10 kcal/mol，在DMF中能垒低于2 kcal/mol。

（2）

本文实验结果说明了在DMF中碳正离子有效的改善和CO₂的反应，这种碳正离子稳定性和羧酸化/脱羧反应中通过溶剂-溶质相互作用能够设计捕捉CO₂新型材料。

参考文献

Shaoyuan Zhou, Bach T. Nguyen, John P. Richard,* Ronald Kluger,* and Jiali Gao*, Origin of Free Energy Barriers of Decarboxylation and the Reverse Process of CO2 Capture in Dimethylformamide and in Water, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c12414

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12414