同系化指由较少碳原子的有机化合物生成具有更多碳原子的同系物的反应。利用甲醇的同系化反应是工业中制备高级醇的重要方法。传统的甲醇同系化制备乙醇主要是以甲醇和合成气为原料，以过渡金属如钌、铑、锰等作为催化剂和碘离子作为助催化剂，在高温高压上进行，其关键活化步骤是甲醇中C−O键断裂。

Co-I-P催化甲醇同系化反应机理

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CO2是造成温室效应的主要物质，同时，它也是一种廉价、可再生、低毒的碳源。以CO2替代传统合成气中的一氧化碳制备高级醇既有利于解决温室效应带来的环境问题，又可能降低生产成本。CO2是一种热动力学稳定、动力学惰性的分子，因此其相关的反应较为苛刻此外，在CO2参与的甲醇的同系化反应中还涉及C−C键生成，这也是目前化学领域的一大挑战。目前报道的CO2氢化的相关反应基本在高温（>200 °C）多金属催化剂条件下进行，反应活性和选择性较低（10−30 C-mol%），且只有在具有环内酰胺这一特殊结构的分子做溶剂时反应才能有效进行。基于此，中国科学院化学研究所韩布兴院士课题组发展了一种以单金属钌做催化剂，离子液体做溶剂，以甲醇、CO2和氢气制备乙醇的体系。

图1. 甲醇与CO2和氢气反应生成乙醇

（图片来源：Green Chem.）

表1. 不同催化条件下甲醇与CO2和氢气的反应情况。

（图片来源：Green Chem.）

研究发现，当反应溶剂为水时，反应的转化效率为0.1，当反应溶剂为环内酰胺类溶剂（NEP，DMI）时，其催化效率可提升至7.1或16.2。当反应溶剂为离子液体时，其催化效率得到明显提升。当溶剂为[BMIM]Cl时，其催化效率最高，为36.8%，且乙醇的选择性高至达51.5%。更为重要的是，反应温度仅有160 °C。进一步的，韩布兴课题组团队还对该体系的反应时间、温度、循环性能和反应机理进行了探究。

该工作呈现了一种利用单金属Ru催化剂，离子液体做溶剂，以CO2和甲醇为碳源制备乙醇的反应体系，其反应温度在160 °C时乙醇的选择性可达51.5%。

原文链接：

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