综述：CO羰基化的新兴趋势

这篇综述系统总结了CO（carbon monoxide）作为多功能C1合成子在现代有机化学中的核心作用，重点探讨了过渡金属催化羰基化（TM-catalyzed carbonylation）、离子羰基化（ionic carbonylation）和自由基介导的CO捕获（radical-mediated CO capture）等前沿进展。文章指出，通过整合光化学（photochemistry）、流动化学（flow chemistry）、电化学（electrochemistry）和机器学习（ML）等新兴技术，羰基化反应在高效催化体系设计、惰性键活化及可再生CO源开发方面展现出巨大潜力，为可持续合成与碳中和目标提供了创新解决方案。

　　

The bigger picture
近年来，羰基化化学的突破性进展凸显了一氧化碳（CO）作为有机合成中通用C₁砌块的不可替代性。从过渡金属催化到离子型与自由基路径，CO的多样化反应模式不断被拓展。过渡金属催化领域，地球丰产金属（如Fe、Co）和新型配体的设计显著提升了反应选择性与原子经济性；离子羰基化则借助受阻路易斯酸碱对（FLPs）实现了温和条件下的底物普适性转化；而光催化与单电子转移策略的引入，使自由基羰基化突破了传统偶联反应的限制。这些进展不仅推动了高附加值化学品的高效合成，更为工业CO废气的资源化利用提供了新思路。

Summary
CO化学的核心竞争力在于其独特的反应性与环境友好潜力。当前研究聚焦三大方向：一是开发非贵金属催化剂（如Ni、Cu）以降低成本；二是通过流动化学与电化学联用实现连续化生产；三是借助人工智能（AI）优化催化剂设计。例如，光氧化还原催化与镍协同催化体系的结合，成功实现了烯烃的氢羧基化反应；而基于机器学习预测的配体空间参数，则加速了高活性铑催化剂的发现。这些创新不仅缩短了药物分子（如NSAIDs）前体的合成步骤，还为CO₂间接利用提供了跳板——通过逆水煤气变换反应（RWGS）将CO₂转化为CO再参与羰基化。

Graphical abstract
视觉化摘要生动呈现了CO分子在三种催化体系中的转化路径：金属中心（如Pd⁰/Pd^II循环）的氧化加成、FLPs对CO的极性活化，以及光激发态催化剂（如Ir^III/*Ir^II）引发的自由基链式反应。特别值得注意的是，流动反应器中的气液传质优化使CO利用率提升至90%以上，而电化学阳极氧化则实现了无外加氧化剂的醛类直接羰基化。这些技术融合案例预示着羰基化反应正在向“精准控制”与“绿色放大”的双重目标迈进。

未来挑战包括：开发可活化C(sp³)-H键的双功能催化剂、利用生物质衍生CO替代化石燃料源，以及建立CO毒性实时监测系统。随着碳中和技术需求的激增，羰基化化学必将成为连接基础研究与工业应用的关键枢纽。