二氧化碳（CO2）作为一种无毒、廉价且可再生的理想C1合成子，其催化转化制备高附加值羧酸化学品，具有重要意义。另一方面，α-氨基酸不仅是构成多肽和蛋白质的基本单元，其结构也广泛存在于众多天然产物、生物活性分子和药物分子中，其合成具有重要价值且备受关注。目前，利用CO2作为羧基源合成α-氨基酸的方法中，往往需要使用当量金属试剂、高压CO2或预官能团化的胺类底物。相较而言，伯胺氮原子α-C(sp3)–H直接羧基化合成该类氨基酸则具有更高的原子经济性和步骤经济性，更符合绿色化学发展理念。然而，伯胺氧化电势相对较高且易过度氧化，其α-C(sp3)–H直接羧基化尽管极具吸引力，但也面临极大的挑战。因此，亟待开发温和条件下CO2参与的伯胺α-C(sp3)–H羧基化反应，合成高附加值的α-氨基酸。
四川大学化学学院余达刚教授团队长期致力于温和条件下CO2的高效活化及高选择性转化研究（Acc. Chem. Res. 2021, 54, 2518; Natl. Sci. Open. 2023, 2, 20220024; Sci. Bull. 2023, 68, 3124; Acc. Chem. Res. 2024, 57, 2728. 代表性论文：Nat. Catal. 2021, 4, 304; Nat. Catal. 2022, 5, 832; Nature 2023, 615, 67; Nat. Catal. 2023, 6, 959; Nat. Synth. 2024, 4, 394.），在前期利用氢原子转移（HAT）策略实现可见光催化C(sp3)–H羧基化的研究基础上（代表性论文：Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 21121； Nat. Catal. 2022, 5, 832；J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 28350），该团队与四川大学碳中和未来技术学院宋磊特聘副研究员合作，报道了可见光促进CO2参与的苄胺α-C(sp3)-H直接羧基化反应，高效合成了一系列重要的非天然α-氨基酸。机理研究表明由底物和CO2原位形成的氨基甲酸盐经历分子间HAT过程得到胺基α位碳自由基，随后单电子还原形成碳负离子亲核进攻CO2，最终酰胺化得到目标产物。其中CO2不仅作为反应的羧基源，还充当了伯胺的瞬态保护试剂。此外，还利用分子内1,2-HAT策略，开发了一类无需外加HAT催化剂的酰胺α-C(sp3)−H键羧基化反应，提高了该方法的合成实用性和通用性。 该研究以“Visible-Light-Driven α-C(sp3)−H Carboxylation of Primary Benzylamines with CO2 to Access α-Amino Acids”为题近日发表于《Angewandte Chemie International Edition》。四川大学化学学院为第一单位，我院余达刚教授和四川大学碳中和未来技术学院宋磊特聘副研究员为共同通讯作者，化学学院博士研究生胡鑫龙，四川大学华西公共卫生学院/华西第四医院廖黎丽特聘副研究员和化学学院专职博士后徐金诚为共同第一作者。衷心感谢国家重点研发计划、国家自然科学基金委、四川省科技厅，四川大学及南京大学配位化学国家重点实验室开放研究基金的经费支持。同时感谢四川大学分析测试中心王晓燕老师、四川大学化学学院测试平台李静老师和邓冬艳老师提供的帮助。 文章链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202515737
