二氧化碳（CO2）作為一種無毒、廉價且可再生的理想C1合成子，其催化轉化制備高附加值羧酸化學品，具有重要意義。另一方面，α-氨基酸不僅是構成多肽和蛋白質的基本單元，其結構也廣泛存在于眾多天然產物、生物活性分子和藥物分子中，其合成具有重要價值且備受關注。目前，利用CO2作為羧基源合成α-氨基酸的方法中，往往需要使用當量金屬試劑、高壓CO2或預官能團化的胺類底物。相較而言，伯胺氮原子α-C(sp3)–H直接羧基化合成該類氨基酸則具有更高的原子經濟性和步驟經濟性，更符合綠色化學發(fā)展理念。然而，伯胺氧化電勢相對較高且易過度氧化，其α-C(sp3)–H直接羧基化盡管極具吸引力，但也面臨極大的挑戰(zhàn)。因此，亟待開發(fā)溫和條件下CO2參與的伯胺α-C(sp3)–H羧基化反應，合成高附加值的α-氨基酸。
四川大學化學學院余達剛教授團隊長期致力于溫和條件下CO2的高效活化及高選擇性轉化研究（Acc. Chem. Res. 2021, 54, 2518; Natl. Sci. Open. 2023, 2, 20220024; Sci. Bull. 2023, 68, 3124; Acc. Chem. Res. 2024, 57, 2728. 代表性論文：Nat. Catal. 2021, 4, 304; Nat. Catal. 2022, 5, 832; Nature 2023, 615, 67; Nat. Catal. 2023, 6, 959; Nat. Synth. 2024, 4, 394.），在前期利用氫原子轉移（HAT）策略實現可見光催化C(sp3)–H羧基化的研究基礎上（代表性論文：Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 21121； Nat. Catal. 2022, 5, 832；J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 28350），該團隊與四川大學碳中和未來技術學院宋磊特聘副研究員合作，報道了可見光促進CO2參與的芐胺α-C(sp3)-H直接羧基化反應，高效合成了一系列重要的非天然α-氨基酸。機理研究表明由底物和CO2原位形成的氨基甲酸鹽經歷分子間HAT過程得到胺基α位碳自由基，隨后單電子還原形成碳負離子親核進攻CO2，最終酰胺化得到目標產物。其中CO2不僅作為反應的羧基源，還充當了伯胺的瞬態(tài)保護試劑。此外，還利用分子內1,2-HAT策略，開發(fā)了一類無需外加HAT催化劑的酰胺α-C(sp3)?H鍵羧基化反應，提高了該方法的合成實用性和通用性。 該研究以“Visible-Light-Driven α-C(sp3)?H Carboxylation of Primary Benzylamines with CO2 to Access α-Amino Acids”為題近日發(fā)表于《Angewandte Chemie International Edition》。四川大學化學學院為第一單位，我院余達剛教授和四川大學碳中和未來技術學院宋磊特聘副研究員為共同通訊作者，化學學院博士研究生胡鑫龍，四川大學華西公共衛(wèi)生學院/華西第四醫(yī)院廖黎麗特聘副研究員和化學學院專職博士后徐金誠為共同第一作者。衷心感謝國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委、四川省科技廳，四川大學及南京大學配位化學國家重點實驗室開放研究基金的經費支持。同時感謝四川大學分析測試中心王曉燕老師、四川大學化學學院測試平臺李靜老師和鄧冬艷老師提供的幫助。 文章鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202515737
