基于自由基中间体的苯甲醛电化学羧化可持续合成扁桃酸

来自研究人员的最新研究针对α-羟基羧酸合成依赖剧毒氰化物试剂的问题，开展了苯甲醛与CO2电化学羧化反应机制研究。通过原位EPR光谱和电化学动力学分析，揭示了Mg2+稳定酮基自由基中间体及其与CO2耦合的速率决定步骤，实现了79%法拉第效率，为绿色合成医药塑料前体提供了新策略。

　　

这项研究深入探索了苯甲醛与二氧化碳（CO₂）在电化学条件下的羧化反应机制，旨在实现扁桃酸（mandelic acid）——一种制药和塑料工业关键前体——的可持续合成。与传统依赖剧毒氰化钠的工艺不同，该反应在温和电化学条件下进行，同时将CO₂转化为高附加值产品。

通过优化反应参数提升选择性与效率后，研究团队采用光谱和电化学方法进行机理剖析。原位电子顺磁共振（EPR）光谱证实，反应经由酮基自由基（ketyl radical）中间体途径，该中间体源于苯甲醛的单电子还原。电化学动力学分析表明，速率决定步骤是电极表面结合的酮基自由基与CO₂的耦合过程。

值得注意的是，路易斯酸性镁离子（Mg²⁺）在溶液中显著促进酮基自由基的形成，从而优化反应速率与选择性，最终实现79%的法拉第效率（Faradaic efficiency）和12.9 mA/cm²的局部电流密度。这一机制认知不仅指导未来催化剂与反应器设计，还可推广至其他醛类电羧化反应及相关电化学转化过程，为绿色合成α-羟基羧酸（α-hydroxycarboxylic acids）提供重要理论支撑。