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，天津大学理学院张兵课题组利用电还原纳米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%（图1）。该方法同样适用于其他多种氨基酸的高效电合成。经济技术分析表明了该合成方法潜在的工业应用前景。

图1 利用空间解耦的分步级联策略实现氨基酸的高效电合成

该研究不仅为氨基酸的绿色、高效电合成提供了新思路，还将有助于其他电催化构筑C–N键体系的开发。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10月在线发表在《自然•催化》（Nature Catalysis）期刊第10期上（Nat. Catal. 2023, 6(10), 906–915)。

论文信息：Mengyang Li, Yongmeng Wu, Bohang Zhao, Chuanqi Cheng, Jinghui Zhao, Cuibo Liu, Bin Zhang*, Electrosynthesis of Amino Acids from NO and α-Keto Acids using Two Decoupled Flow Reactors, Nature Catalysis 2023, 6(10), 906–915.

https://doi.org/10.1038/s41929-023-01012-4