北海道大学创成研究机构——化学反应创成研究基地（WPI-ICREDD）的美多刚特任副教授的研究团队利用廉价且容易获得的金属甲酸盐（H-CO2M:M为碱金属）作为一种碳源，成功在吲哚等化学稳定的芳杂环中导入了羧基，实现了α-氨基酸的化学合成。
图1：传统方法和本次研究的新方法（供图：北海道大学）
研究团队此次发现，即便不使用电解反应，仅可见光照射的条件下，使用甲酸盐和2种催化剂也可产生CO2负离子自由基并能将其添加到芳杂环化合物中。研究团队通过量子化学计算（人工力诱导反应法：AFIR法）等计算原料的氧化还原电位和反应机制，有效地开发出了新的化学反应，成功实现了芳杂环以及萘等芳香环的羧化反应。最终发现，该方法对吲哚以及苯并呋喃、苯并噻吩、萘衍生物也能进行有效的羧化反应。
反应得到的羧化体中，有一部分本身就是α-氨基酸，并且通过实施化学变换，可以作为药物合成中间体导入至其他化合物中。另外，在将萘衍生物用作原料的情况下，实现了一项前所未有的反应形式，即同时进行羧基化反应和双键的还原。
CO2具有亲电性（接受电子的物质），而CO2的负离子自由基则具有亲核性（给予电子的物质），两者具有各自不同的性质。利用CO2的负离子自由基，可以将一般不会发生反应的稳定化合物也用于反应。
美多副教授表示：“希望可以通过有效地利用计算化学，在确认与什么样的化合物进行反应之后，再进行合成化学实验，并开发出至今为止无法实现的反应形式。我们可以通过CO2的电子还原或甲酸盐的电子氧化来非常容易地生成CO2的负离子自由基，且生成的化合物必然会成为羧酸。因此，此反应非常简单有效，适用于医学和农学药品的合成。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：ACS Catalysis
论文：Photoredox/HAT-Catalyzed Dearomative Nucleophilic Addition of the CO2 Radical Anion to（Hetero）Aromatics
DOI：10.1021/acscatal.2c06192
