北海道大學創成研究機構——化學反應創成研究基地（WPI-ICREDD）的美多剛特任副教授的研究團隊利用廉價且容易獲得的金屬甲酸鹽（H-CO2M:M爲鹼金屬）作爲一種碳源，成功在吲哚等化學穩定的芳雜環中導入了羧基，實施了α-氨基酸的化學合成。
圖1：傳統方法和本次研究的新方法（供圖：北海道大學）
研究團隊此次發現，即便不使用電解反應，僅可見光照射的條件下，使用甲酸鹽和2種觸媒也可產生CO2負離子自由基並能將其添加到芳雜環化合物中。研究團隊透過量子化學計算（人工力誘導反應法：AFIR法）等計算原料的氧化還原電位和反應機制，有效地開發出了新的化學反應，成功實施了芳雜環以及萘等芳香環的羧化反應。最終發現，該方法對吲哚以及苯并呋喃、苯并噻吩、萘衍生物也能進行有效的羧化反應。
反應得到的羧化體中，有一部分本身就是α-氨基酸，並且透過實施化學變換，可以作爲藥物合成中間體導入至其他化合物中。另外，在將萘衍生物用作原料的情況下，實施了一項前所未有的反應形式，即同時進行羧基化反應和雙鍵的還原。
CO2具有親電性（接受電子的物質），而CO2的負離子自由基則具有親核性（給予電子的物質），兩者具有各自不同的性質。利用CO2的負離子自由基，可以將一般不會發生反應的穩定化合物也用於反應。
美多副教授表示：「希望可以透過有效地利用計算化學，在應答與什麼樣的化合物進行反應之後，再進行合成化學實驗，並開發出至今爲止無法實施的反應形式。我們可以透過CO2的電子還原或甲酸鹽的電子氧化來非常容易地生成CO2的負離子自由基，且生成的化合物必然會成爲羧酸。因此，此反應非常簡單有效，適用於醫學和農學藥物的合成。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：ACS Catalysis
論文：Photoredox/HAT-Catalyzed Dearomative Nucleophilic Addition of the CO2 Radical Anion to（Hetero）Aromatics
DOI：10.1021/acscatal.2c06192
