以草酸和硝酸鹽/空氣作為原料電化學(xué)合成氨基酸，是綠色化學(xué)與可持續(xù)合成領(lǐng)域的前沿方向。甘氨酸在醫(yī)藥、食品和化工等行業(yè)中具有廣泛應(yīng)用。然而，甘氨酸電合成過(guò)程，涉及復(fù)雜且緩慢的電子和質(zhì)子轉(zhuǎn)移過(guò)程，特別是關(guān)鍵中間體乙醛酸肟的轉(zhuǎn)化速率緩慢，導(dǎo)致產(chǎn)物選擇性和產(chǎn)率偏低。因此，高效促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移過(guò)程成為該領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵。

　　中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)期致力于綠色溶劑體系化學(xué)熱力學(xué)與綠色化學(xué)交叉研究，取得了系列成果。

　　研究發(fā)現(xiàn)，離子液體EmmimNO3錨定在金屬Bi表面后，在電合成甘氨酸過(guò)程中，Emmim+可以原位形成Emmim?自由基，該自由基可介導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移過(guò)程?；诖耍瑘F(tuán)隊(duì)提出離子液體自由基介導(dǎo)的“接力電子轉(zhuǎn)移”機(jī)制。

　　在電解過(guò)程中，Bi表面的Emmim+被還原生成穩(wěn)定的Emmim?自由基，這些自由基作為電子中介體，能夠快速將電子傳遞給關(guān)鍵中間體乙醛酸肟，從而加速其轉(zhuǎn)化為甘氨酸的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。通過(guò)離子液體自由基介導(dǎo)的“接力電子轉(zhuǎn)移”，甘氨酸法拉第效率達(dá)到81.1%，電流密度高達(dá)286.2mAcm-2。

　　該研究開發(fā)出一種用于電化學(xué)合成甘氨酸的高性能催化劑，揭示了由離子液體自由基介導(dǎo)的新型電子轉(zhuǎn)移機(jī)制，為加速催化過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移提供了新策略，有望用于發(fā)展更多新反應(yīng)路線。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-合成》（Nature Synthesis）上。

離子液體自由基介導(dǎo)的接力電子轉(zhuǎn)移