无金属催化是一种极有前途的无金属污染的化学方法。完全由有机阳离子和无机/有机阴离子组成的离子液体（ILs）具有结构可调、离子间多种相互作用（如静电相互作用、氢键作用、范德华作用力、酸碱相互作用和亲水/疏水相互作用等）共存、对多种化学物质具有独特的亲和力、良好的化学和热稳定性以及极低的挥发性等独特性质，已成为分子溶剂和金属催化剂的理想替代品。ILs在各种化工过程中显示出潜在的应用前景。

近日，中国科学院化学研究所刘志敏研究员系统地综述了团队在无金属条件下IL进行催化的最新研究进展。

文章要点

1）作者首先总结了IL-催化CO₂转化为增值化学品的策略，重点概述了CO₂-反应性IL-催化的CO₂转化为各种杂环和IL催化的CO₂还原转化为化学品的研究进展。研究人员设计了特定的ILs，能够在无金属条件下通过形成阴离子基碳酸盐/氨基甲酸酯或阳离子基羧酸盐/氨基甲酸酯中间体来化学捕获和活化CO₂，从而进一步实现其转化为一系列杂环，包括喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮、环碳酸酯、2-恶唑烷酮、恶唑啉酮和苯并咪唑啉酮等。对于IL催化的CO₂与氢硅烷还原为化学品的方法，研究人员利用ILs，通过氢键激活氢硅烷中的Si−H键和胺底物中的N−H键，从而通过协同催化实现CO₂还原为甲酰胺、苯并咪唑和苯并噻唑。

2）作者接下来总结了丙炔醇中IL催化的C≡C键水合反应的研究。基于偶氮阴离子的ILs可以通过生成氨基甲酸酯来化学捕获CO₂，在无金属条件下，它可以作为强亲核试剂攻击炔丙醇中的C≡C键，然后在大气CO₂的辅助下有效地催化炔丙醇的水合反应生成α-羟基酮。

3）作者揭示了ILs的氢键供体和受体在化学反应中的协同催化策略。在氢键催化方案中，ILs的阳离子作为氢键供体，阴离子作为受体，分别以相反的方式与反应物分子形成氢键，协同催化脂肪族二醚到O-杂环的C−O/C−O键易位反应，醇的脱水醚化成醚，醇的直接氧化酯化反应等。

这些IL催化的无金属工艺和策略具有良好的实际应用前景，其商业化将为生产所提供的增值化学品带来巨大的效益。

参考文献

Yanfei Zhao, et al, Ionic-Liquid-Catalyzed Approaches under Metal-Free Conditions, Acc. Chem. Res., 2021

DOI：10.1021/acs.accounts.1c00251

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00251