众所周知,二氧化碳是一种温室气体。由于近年来人类不断向地球大气中排放CO₂,温室效应变得越来越严重。为了保护我们的生存环境,世界很多研究机构都在致力于物理或化学上二氧化碳的捕捉吸收和固定利用。二氧化碳储量丰富、经济易得、可循环使用,是有机合成化学中一种非常具有吸引力的碳一资源。但二氧化碳分子在热力学和动力学上非常惰性。为了实现二氧化碳的化学转化,策略之一就是制备高活性的亲核试剂与二氧化碳进行亲核加成反应。近年来,化学家们发展了如铑、钯、铜、金、银等多种后过渡金属介导或催化的二氧化碳参与的羧化反应,但前过渡金属研究较少。有机钛或有机锆试剂制备简单,无需分离,是合成杂环化合物的重要合成子。它们结构中具有碳亲核中心,可应用在二氧化碳化学中。本论文主要研究了以前过渡金属钛或锆为催化剂,以经济易得的不饱和烃为原料,原位制得高活性碳亲核中心,再与二氧化碳进行亲核加成反应,得到了一系列羧酸化合物。主要研究内容分为以下几个部分:本论文主要研究了单取代烯烃的氢羧化反应:在格氏试剂的存在下,通过烯烃双键对“Ti-H”进行插入,原位生成高亲核性烷基镁试剂,继而再与二氧化碳进行亲核加成反应,得到一系列α-芳基取代羧酸化合物及脂肪羧酸化合物。此实验方法具有以下几个优点:一、本实验使用性质比较稳定,制备比较方便,价格比较低廉的二氯二茂钛作催化剂。二、所用格氏试剂都已商品化,价格比锌试剂及铝试剂便宜,且在空气中不易燃,使用更方便安全。三、反应原料―烯烃经济易得,反应温和高效。四、反应不仅适用于芳基烯烃,还适用于烷基烯烃,且反应具有很好的区域选择性。本论文还研究了炔烃三键对“Ti-H”进行插入,原位生成高亲核性烯基镁试剂,再与二氧化碳进行亲核加成反应最终得到二取代的α,β-不饱和羧酸。本论文还探究了在二氯二茂锆的催化下,通过原位制备高能镁试剂与二氧化碳进行亲核加成反应,实现了烯烃的乙基羧基化,得到一系列α-芳基取代羧酸化合物及β-乙基取代烷酸化合物。该方法在烯烃中同时引入一个羧基和一个乙基,构建了两个碳碳键。这在以前的有关烯烃的还原羧化反应中报道比较少。