从可再生资源中化学合成氨基酸是目前基于发酵的工艺的一条替代路线。

近日，新加坡国立大学颜宁教授，苏州大学路建美教授，厦门大学王帅教授报道了一种超薄CdS纳米片状催化剂，用于光催化可见光照射下由生物质衍生的α-羟基酸合成氨基酸，与商品CdS和其他形貌的CdS相比，表现出显著的活性(10.5 mmol g^-1 h^-1，丙氨酸)。

文章要点

1）机理研究表明，羟基酸中的羟基以酮酸为中间体，通过电子-空穴耦合机制活化为胺基。原位ESR实验和密度泛函理论（DFT）计算表明，氧自由基中间体在超薄CdS纳米片上优先形成，降低了氨基酸的形成势垒，导致活性提高。

2）当C_α-H键离解能低于90 kcal mol^-1时，该催化体系能够由相应的羟基酸制备一定范围的α-氨基酸。有趣的是，最有效的CdS纳米片催化剂表现出低的光电流密度和大的弧半径，这通常被认为是不利于催化活性的，突显了光催化领域的共识可能不适用于揭示或设计复杂的生物原料光催化转化为氨基酸等精细化学品的过程。

3）研究人员利用该策略制备了许多氨基酸，同时也实现了葡萄糖一锅光催化转化为丙氨酸。

本工作为生物质原料在温和条件下合成氨基酸提供了一种有效的催化体系。

Song, S., Qu, J., Han, P. et al. Visible-light-driven amino acids production from biomass-based feedstocks over ultrathin CdS nanosheets. Nat Commun 11, 4899 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-18532-3

https://doi.org/10.1038/s41467-020-18532-3