太阳光驱使二氧化碳合成氨基酸
氨基酸是蛋白质的基本组成单元，人体每天需要从饮食中摄入大量氨基酸用于维持正常的生理活动。日前，南京工业大学樊新元老师课题组和Patrick Walsh教授合作，实现了利用太阳光驱使二氧化碳化学转化、进而合成α-氨基酸的简便方法。该方法操作简便，原料便宜易得，具有较高的实用性和广阔的应用前景。相关成果发表在国际权威期刊《Nature Communications》上。
“氨基酸不仅是人体必需的营养物质，同时，氨基酸类化合物也是重要的医药中间体，如抗惊厥药物苯妥英的合成需要使用二苯基氨基酸作为原料。氨基酸虽然可以通过化学合成的方式获得，但普遍反应条件苛刻，原料成本高昂。”樊新元介绍说，太阳光以其清洁、可持续等优点成为驱动化学反应最具吸引力的能源之一，光合作用就是其中最迷人的例子。大自然利用太阳光能将二氧化碳和水转化为有机化合物，为包括人类等几乎所有生物的生命活动提供能量。同时，光合作用过程消耗二氧化碳，为延缓全球变暖起到重要的作用。
Patrick Walsh教授是美国宾夕法尼亚大学终身教授，目前在南京工业大学任教。“长期以来，化学家们一直在尝试模仿大自然，探索利用光能将二氧化碳转化为有机化合物的方法。但由于二氧化碳本身的稳定性使得这些尝试极具挑战。然而，近期光催化化学的兴起，使得这些化学反应成为可能。”Patrick Walsh解释说。
樊新元老师和Patrick Walsh教授合作，对可见光催化下亚胺类化合物的化学性质进行了深入研究。在前期的探索中，他们惊奇地发现，本来遇水会分解的亚胺，在光催化的条件下发生了意外的化学反应。通过进一步的研究，他们找到了原因，并且据此逆转的化学机理，很快也实现了亚胺和醛类化合物之间偶联化学反应，从而合成羟基胺类化合物。
樊新元介绍，目前，他们课题组在前期对亚胺的深入研究的基础上，成功解决了可见光催化的二氧化碳和亚胺的化学反应难题，进一步实现了利用最清洁的能源——太阳光驱使的亚胺和二氧化碳的化学反应，发展了利用太阳光能驱使二氧化碳的化学转化、进而合成α-氨基酸的简便方法。
该方法反应条件温和，室温下即可进行，无需高压气体，避免使用高压釜等特殊仪器，且操作简便，只需过滤即可得到目标产物，同时使用太阳光这种清洁能源，反应过程还消耗二氧化碳等温室气体，这些优势使得该方法绿色环保，且具有较高的实用性和广阔的应用前景。为了探索工业级生产的可能性，有关的进一步放大规模的反应测试也在顺利进行中，有望在不远的将来惠及百姓生活。