最新發(fā)現(xiàn)：利用太陽(yáng)光催化二氧化碳合成氨基酸

中美合作研究實(shí)現(xiàn)光催化二氧化碳合成氨基酸

大自然利用太陽(yáng)光將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)化合物，為幾乎所有生物提供能量。而氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單元，人體每天需攝入大量氨基酸維持生命。記者4日從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校樊新元課題組與美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)帕特里克·沃爾什（Patrick Walsh）教授合作，實(shí)現(xiàn)了利用太陽(yáng)光驅(qū)使二氧化碳化學(xué)轉(zhuǎn)化、進(jìn)而合成α-氨基酸的簡(jiǎn)便方法。相關(guān)成果發(fā)表在最新一期國(guó)際權(quán)威期刊《自然·通訊》上。

“長(zhǎng)期以來(lái)，化學(xué)家們一直在嘗試模仿大自然，探索利用光能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)化合物的方法。但二氧化碳本身的穩(wěn)定性使得這些嘗試極具挑戰(zhàn)。”沃爾什介紹。

科研人員對(duì)可見(jiàn)光催化下亞胺類化合物的化學(xué)性質(zhì)展開研究。他們發(fā)現(xiàn)本來(lái)遇水會(huì)分解的亞胺，在光催化的條件下發(fā)生了意外的以水作為原料的還原反應(yīng)。進(jìn)一步的研究揭示，因?yàn)閬啺吩谔囟ü獯呋瘲l件下發(fā)生了化學(xué)性質(zhì)的逆轉(zhuǎn)，因此可以從水中攫取質(zhì)子從而實(shí)現(xiàn)以水為原料的亞胺的還原反應(yīng)。據(jù)此逆轉(zhuǎn)的化學(xué)機(jī)理，他們很快也實(shí)現(xiàn)了亞胺和醛類化合物之間偶聯(lián)化學(xué)反應(yīng)而合成羥基胺類化合物。

樊新元介紹，他們成功解決了可見(jiàn)光催化的二氧化碳和亞胺的化學(xué)反應(yīng)難題，發(fā)展了利用太陽(yáng)光驅(qū)使二氧化碳的化學(xué)轉(zhuǎn)化、進(jìn)而合成α-氨基酸的簡(jiǎn)便方法。該方法反應(yīng)條件溫和，室溫下即可進(jìn)行，無(wú)需高壓氣體，避免使用高壓釜等特殊儀器，且操作簡(jiǎn)便，只需過(guò)濾即可得到目標(biāo)產(chǎn)物，并且反應(yīng)過(guò)程還消耗二氧化碳等溫室氣體。這些優(yōu)勢(shì)使得該方法綠色環(huán)保且具有較高的實(shí)用性和廣闊的應(yīng)用前景。