图 利用空间解耦的分步级联策略实现氨基酸的高效电合成

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22271213）的资助下，天津大学张兵教授团队在水相电催化合成氨基酸研究方面取得进展。研究成果以“利用两个解耦的流动反应器由NO和α-酮酸电合成氨基酸（Electrosynthesis of amino acids from NO and α-keto acids using two decoupled flow reactors）”为题，于2023年8月21日在线发表在《自然?催化》（Nature Catalysis）期刊上。论文链接：//doi.org/10.1038/s41929-023-01012-4。

　　氨基酸在食品和制药行业有广泛应用，其合成主要依赖基于石化原料的酶合成法和微生物发酵法，存在反应时间长、能耗高、环境不友好、产物纯化步骤复杂、酶和菌株通用性差等诸多问题。以Strecker反应为代表的氨基酸的化学合成方法能克服上述生物合成的局限，但会使用氰化物和氨等剧毒试剂。因此，迫切需要开发一种高效、低成本、环境友好的室温合成高纯度氨基酸的新策略。

　　近日，张兵团队利用电还原纳米Ag₂O所得富缺位Ag为电催化剂，以NO、丙酮酸和水为原料，在室温下实现了丙氨酸的高效电合成，并揭示了NO → NH₂OH → 丙酮酸肟 → 丙氨酸的反应路径。针对丙酮酸肟的形成及还原的反应速率失配问题，该团队设计了一种两步级联电合成新系统，使用以富缺位银为电催化剂的流动反应器，在工业电流密度下（100 mA cm^-2）实现了高纯丙氨酸（核磁纯度 > 98%）的克级制备，其总法拉第效率为70%。该方法还适用于其他多种氨基酸的高效电合成。