同系化指由較少碳原子的有機化合物生成具有更多碳原子的同系物的反應。利用甲醇的同系化反應是工業中制備高級醇的重要方法。傳統的甲醇同系化制備乙醇主要是以甲醇和合成氣為原料，以過渡金屬如釕、銠、錳等作為催化劑和碘離子作為助催化劑，在高溫高壓上進行，其關鍵活化步驟是甲醇中C?O鍵斷裂。
Co-I-P催化甲醇同系化反應機理
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CO2是造成溫室效應的主要物質，同時，它也是一種廉價、可再生、低毒的碳源。以CO2替代傳統合成氣中的一氧化碳制備高級醇既有利于解決溫室效應帶來的環境問題，又可能降低生產成本。CO2是一種熱動力學穩定、動力學惰性的分子，因此其相關的反應較為苛刻此外，在CO2參與的甲醇的同系化反應中還涉及C?C鍵生成，這也是目前化學領域的一大挑戰。目前報道的CO2氫化的相關反應基本在高溫（>200 °C）多金屬催化劑條件下進行，反應活性和選擇性較低（10?30 C-mol%），且只有在具有環內酰胺這一特殊結構的分子做溶劑時反應才能有效進行。基于此，中國科學院化學研究所韓布興院士課題組發展了一種以單金屬釕做催化劑，離子液體做溶劑，以甲醇、CO2和氫氣制備乙醇的體系。
圖1. 甲醇與CO2和氫氣反應生成乙醇
（圖片來源：Green Chem.）
表1. 不同催化條件下甲醇與CO2和氫氣的反應情況。
（圖片來源：Green Chem.）
研究發現，當反應溶劑為水時，反應的轉化效率為0.1，當反應溶劑為環內酰胺類溶劑（NEP，DMI）時，其催化效率可提升至7.1或16.2。當反應溶劑為離子液體時，其催化效率得到明顯提升。當溶劑為[BMIM]Cl時，其催化效率最高，為36.8%，且乙醇的選擇性高至達51.5%。更為重要的是，反應溫度僅有160 °C。進一步的，韓布興課題組團隊還對該體系的反應時間、溫度、循環性能和反應機理進行了探究。
該工作呈現了一種利用單金屬Ru催化劑，離子液體做溶劑，以CO2和甲醇為碳源制備乙醇的反應體系，其反應溫度在160 °C時乙醇的選擇性可達51.5%。
原文鏈接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/gc/c9gc01185d
原文作者：
Bernard Baffour Asare Bediako, Qingli Qian, Jingjing Zhang, Ying Wang, Xiaojun Shen, Jinbiao Shi, Meng Cui, Guanying Yang, Zhen Wang, Shengrui Tong, Buxing Han
DOI:10.1039/C9GC01185D
