二氧化碳（CO2）作为一碳合成子具有储量丰富、绿色安全、可再生、转化形式多样等优点，是一种理想的合成原料。在实际生活中，诸如火电行业等各种形式的能源消耗每时每刻都会产生大量CO2。在节能减排、追求可持续发展的背景下，倘若能够将排放入大气的CO2加以利用，无疑将产生巨大的经济效益与社会价值。为实现这一目标，除了需要探索二氧化碳更廉价的富集方式降低成本外，更需要探索CO2在转化领域上的可能性以提升反应的收益。尽管CO2的热力学稳定性与动力学惰性大大增加了这一课题的挑战性，但是近几年已经取得了长足的进步。
近年来，清华大学的席婵娟教授课题组基于实验室的研究方向，围绕CO2的有机转化开展了一系列研究，例如廉价过渡金属催化炔烃与烯烃的氢羧化与碳羧化反应（Org. Lett., 2015, 17, 5112; Chem. Commun., 2015, 51, 6640; Org. Lett., 2016, 18, 2050; Org. Lett., 2018, 20, 4131; RSC Adv., 2017, 7, 3534)，羰基化环化合成菲啶酮衍生物（J. Org. Chem., 2016, 81, 6672），羧化环化合成具有脯氨醇骨架的噁唑啉酮衍生物（Green Chem., 2017, 19, 4515）和还原剂参与CO2转化反应（Org. Lett., 2018, 20, 6678; ChemSusChem, 2018, 11, 2296; Eur. J. Org. Chem., 2018, 1739)等。
参与杂环分子的合成是CO2作为一碳合成子的重要应用，近年来涌现出大量利用CO2化学性质将其转化为羧基、羰基、亚甲基、次甲基结构，用于杂环分子合成的研究。最近，席婵娟教授课题组在Chem. Soc. Rev.上撰写综述，将CO2作为可极化的亲电试剂，从反应机理与亲核试剂角度对近五年来CO2参与的环化反应进行了系统总结：（1）亲核试剂诱导的羧化环化反应；（2）亲核试剂诱导的羰基化环化反应；（3）CO2参与的还原环化反应（Chem. Soc. Rev., 2019, 48, 382）。
通过底物设计，人们以CO2为原料，从不同亲核试剂出发，便能够合成种类丰富的杂环化合物，如噁唑啉酮、环碳酸酯、内酰胺、内酯等官能化的杂环衍生物。文章对于今后CO2可能的发展方向进行了展望，除了发展催化体系提高已知反应效率外，与光催化、电催化体系结合，将CO2作为氧化剂、原位保护基、路易斯酸用于有机反应等尝试都是值得研究和思考的方向。
这一论文近期发表在Chemical Society Reviews 上，文章的第一作者是清华大学的博士研究生王晟。
