拟生物NAD(P)H有机负氢供体能够作为CO₂还原制备甲酸和甲醇的非金属催化剂，过程与天然CO₂固定合成碳水化合物的过程类似，因此受到人们广泛关注。

这些有机负氢分子目前以化学计量比的方式广泛应用于有机氧化还原反应，但是如何将这种化学计量比方式转变为催化反应仍具有非常大的挑战和困难。近日人们发现电化学反应过程中，通过质子耦合电子转移的方式能够在CO₂电化学还原反应实现以催化反应方式NAD(P)H。但是这些反应中的TON数目非常少（10^-3-10^-2），仍难以真正作为催化剂。

有鉴于此，印度科学教育研究所博帕尔Joyanta Choudhury等报道一种新型有机负氢供体，这种负氢供体的结构为杂螺旋烯（heterohelicene），能够用于电化学催化CO₂还原，具有显著改善的催化活性，比现有负氢供体的TON提高100~1000倍。

本文要点

（1）

作者设计了一系列有机负氢供体分子催化剂，相比于使用吡啶作为功能基团的单电荷NADP⁺，发展的新型负氢供体分子为含有两个咪唑官能团的共轭稠环分子，这种结构能够将单电子还原的自由基物种通过离域的方式进行稳定，从而能够进一步发生第二个电子还原。因此这种新型有机负氢供体分子有助于CO₂还原生成甲酸/甲酸盐，并且在催化反应中首次达到超过化学计量比的TON。

（2）

反应机理研究发现，螺旋烯中携带两个正电荷的咪唑结构具有延展的π共轭结构，能够稳定负氢转移过程的多种自由基物种。

参考文献

Pirudhan Karak, Sanajit Kumar Mandal, and Joyanta Choudhury*, Bis-Imidazolium-Embedded Heterohelicene: A Regenerable NADP⁺ Cofactor Analogue for Electrocatalytic CO₂ Reduction, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.2c12883

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c12883