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第一作者：周奕揚，段睿智

通訊作者：丁春梅，李燦

通訊單位：中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，中國科學(xué)院大學(xué)

李燦，中國科學(xué)院院士、第三世界科學(xué)院院士，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、博士生導(dǎo)師，潔凈能源國家實驗室（籌）主任，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院院長，催化基礎(chǔ)國家重點實驗室主任。（信息來源：https://baike.baidu.com/item/%E6%9D%8E%E7%81%BF/24862?fr=ge_ala）

丁春梅，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所碩士生導(dǎo)師，副研究員。獲獎情況：中科院“青年創(chuàng)新促進會”會員（2022）；遼寧省興遼英才計劃“青年拔尖”人才（2020）；大連市青年科技之星（2019）；大連市優(yōu)青（2023）科技部重點領(lǐng)域創(chuàng)新團隊成員（2018，排名7/10）。研究方向：光電催化分解水制氫、人工光合成電催化暗反應(yīng)研究。（信息來源：http://www.canli.dicp.ac.cn/info/1055/4824.htm）

論文速覽

人工合成氨基酸是一類重要而具有挑戰(zhàn)性的課題。有機酸和氮源之間的電催化C-N耦合為實現(xiàn)這一目標(biāo)提供了機會，但在氨基酸生產(chǎn)中C-N鍵的形成仍存在困難。

本論文報道了使用混合催化劑鈷酞菁(CoPc)錨定在碳納米管(CNT)上(CoPc/CNT)，通過電催化C?N耦合從硝酸鹽和α-酮酸合成氨基酸(包括丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸和纈氨酸)。CoPc/CNT催化劑在合成丙氨酸時的法拉第效率（FE）高達61%。研究表明，提高硝酸鹽還原為羥胺的效率是氨基酸合成中C-N鍵形成的關(guān)鍵。

圖文導(dǎo)讀

圖1：CoPc/CNT的電催化性能。

圖2：CoPc/CNT在(NO₃^–+Pyr)RR中的電催化性能。

圖3：中間體、pH值影響及機制。

圖4：不同催化劑在NO₃^–RR和(NO₃^–+Pyr)RR中的性能以及密度泛函理論（DFT）計算。

圖5：催化機制。

總結(jié)展望

本研究開發(fā)了高效的電催化系統(tǒng)，使用CoPc/CNT混合催化劑在水溶液中從硝酸鹽和α-酮酸合成氨基酸。實現(xiàn)了高達61%的丙氨酸法拉第效率和42 mA cm^-2的局部電流密度。CoPc/CNT的雙功能特性成功地將串聯(lián)反應(yīng)引向氨基酸的生產(chǎn)。

硝酸鹽還原為羥胺(NO₃^–RR)至NH₂OH的過程被證明是C-N形成和氨基酸合成的速率決定步驟。這項工作為增強NO₃^–RR至NH₂OH提供了方法，為電催化氨基酸合成中的C-N偶聯(lián)提供了新的視角。

文獻信息

標(biāo)題：Amino Acid Synthesis through C-N Coupling between α?Ketoacids and Hydroxylamine from Nitrate Reduction

期刊：ACS Catalysis

DOI：10.1021/acscatal.4c01793

原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/25/57a19f5b55/

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