圖 利用空間解耦的分步級聯(lián)策略實現(xiàn)氨基酸的高效電合成

　　在國家自然科學(xué)基金項目（批準(zhǔn)號：22271213）的資助下，天津大學(xué)張兵教授團隊在水相電催化合成氨基酸研究方面取得進展。研究成果以“利用兩個解耦的流動反應(yīng)器由NO和α-酮酸電合成氨基酸（Electrosynthesis of amino acids from NO and α-keto acids using two decoupled flow reactors）”為題，于2023年8月21日在線發(fā)表在《自然?催化》（Nature Catalysis）期刊上。論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41929-023-01012-4。

　　氨基酸在食品和制藥行業(yè)有廣泛應(yīng)用，其合成主要依賴基于石化原料的酶合成法和微生物發(fā)酵法，存在反應(yīng)時間長、能耗高、環(huán)境不友好、產(chǎn)物純化步驟復(fù)雜、酶和菌株通用性差等諸多問題。以Strecker反應(yīng)為代表的氨基酸的化學(xué)合成方法能克服上述生物合成的局限，但會使用氰化物和氨等劇毒試劑。因此，迫切需要開發(fā)一種高效、低成本、環(huán)境友好的室溫合成高純度氨基酸的新策略。

　　近日，張兵團隊利用電還原納米Ag₂O所得富缺位Ag為電催化劑，以NO、丙酮酸和水為原料，在室溫下實現(xiàn)了丙氨酸的高效電合成，并揭示了NO → NH₂OH → 丙酮酸肟 → 丙氨酸的反應(yīng)路徑。針對丙酮酸肟的形成及還原的反應(yīng)速率失配問題，該團隊設(shè)計了一種兩步級聯(lián)電合成新系統(tǒng)，使用以富缺位銀為電催化劑的流動反應(yīng)器，在工業(yè)電流密度下（100 mA cm^-2）實現(xiàn)了高純丙氨酸（核磁純度 > 98%）的克級制備，其總法拉第效率為70%。該方法還適用于其他多種氨基酸的高效電合成。