多功能的 CO₂ 转化为复杂产物：一种一锅两步法策略

本方案具有重要意义，因为我们能够控制 CO2 的完全电子还原，并可将产物形式作为反应性强且用途广泛的中间体，用于一锅法级联反应中。得益于关键的 CO2 还原步骤和级联策略，该技术实现了对中间体反应活性的逆向探究，从而首次实现了由 CO2 合成碳化合物的第一步。反应混合物的制备是一个精细的过程，涉及在手套箱内向反应容器中多次添加试剂、CO2 加压，以及严格的时间和温度控制。

该级联策略需要后续的反应步骤、手套箱的使用以及气体处理，所有这些操作通过视觉演示更容易理解。在合成化合物二时，向核磁管中加入15.9毫克九硼烷（nine BBN）、130微升10%摩尔浓度的六甲基苯（作为内标），以及100微升1%摩尔浓度的铁催化剂在氘代四氢呋喃中的溶液。在关闭核磁管并将其连接至手套箱外的气体系统之前，向管中再加入0.37毫升额外的氘代四氢呋喃。

将核磁共振管置于25摄氏度水浴中15分钟。然后向管中通入一 atmosphere 的二氧化碳，持续3分钟，随后密封试管，在25摄氏度下孵育45分钟。在平衡过程中，通过混合189 µL 新蒸馏的2,6-二异丙基乙胺和811 µL 新鲜的氘代四氢呋喃，配制储备溶液。

当生成化合物一后，在手套箱内打开核磁管，向管中加入55 µL已配制的2,6-二异丙基乙胺溶液。然后盖紧管盖并振荡10秒。20分钟后，通过氢核磁共振（¹H NMR）分析确认亚胺2的生成，并通过与内标物信号比较确定核磁产率。

合成化合物三时，在手套箱中向含有磁力搅拌子的反应容器内加入9.4毫克铁催化剂、320毫克9-BBN以及10毫升四氢呋喃。关闭反应容器后，将其从手套箱中取出，并连接至气体系统。向容器中通入一 atmosphere 的二氧化碳气体3分钟，随后密封容器，在25°C下搅拌孵育45分钟。

反应结束后，在手套箱中打开反应容器，向混合物中加入含有380毫克三唑-5-亚基的6毫升四氢呋喃溶液。然后向反应体系中通入三大气压的二氧化碳，并在60摄氏度下搅拌60分钟。反应完成后，待溶液冷却至室温，减压除去挥发性物质，再用2毫升乙醚在0摄氏度下洗涤残留物三次，得到白色粉末状的二氧化碳加合物三。

在手套箱中进行四号化合物的合成时，向一个装有磁力搅拌子的新反应容器中加入159毫克9-BBN、10%摩尔量的六甲基苯作为内标物，以及4.7毫克铁催化剂，随后加入5毫升四氢呋喃。将密闭的反应容器移出手套箱，在25摄氏度下平衡15分钟，然后将其连接至气体系统，在1个大气压的动态二氧化碳气氛下反应3分钟。加压结束后，将容器密闭，在25摄氏度下搅拌孵育45分钟。

当生成化合物一时，在手套箱中打开反应容器，加入54毫克三唑-5-亚基。在手套箱外，将溶液在80摄氏度下搅拌40分钟，生成含有化合物四的混合物，并在减压下除去溶剂。然后将部分残留物溶解于0.6毫升氘代四氢呋喃中，使用配备0.2微米聚四氟乙烯滤膜的注射器将溶液过滤至核磁共振管中进行分析。

通过氢核磁共振（NMR）分析评估，双（硼基）缩醛化合物一的成功制备会在氘代四氢呋喃中显示出位于5.4 ppm处的特征性甲胺峰。化合物二的成功制备则在氘代四氢呋喃中表现为两个不等价甲胺质子的特征AB峰组，位于7.30 ppm处。在化合物三的成功制备中，最显著的信号是连接卡宾的次甲基峰，位于5.34 ppm，以及BBN片段的次甲基峰，分别位于0.26 ppm和-0.65 ppm处。

由二氧化碳原位成功合成化合物四的特征显著表现为在4.64 ppm处出现一个双重峰，在3.36 ppm处呈现伪三重峰。从DL-甘油醛分离得到的化合物四的脂肪族C3链在氢核磁共振谱中表现为四个质子信号，在碳13核磁共振谱中表现为三个碳信号。还原步骤对实验方案的改变较为敏感，其可重复性必须通过以良好产率重复合成化合物二来验证。

请务必查阅所有危险材料和气体的安全说明书，以采取适当的预防措施处理气体，并避免产生过压。