李光琴教授课题组Angew. Chem. Int. Ed：光电催化NOx合成立体构型肟
肟类化合物的立体构型直接决定了其衍生药物分子与靶点的结合模式及生物活性，在药物合成路径设计与活性调控中起着关键作用。以Z-苯甲醛肟的合成为例，传统合成路径通常以苯甲醛与盐酸羟胺（NH₂OH·HCl）为起始原料，由于盐酸羟胺存在化学稳定性差、腐蚀性强的固有缺陷，其储存与运输过程面临安全风险，极大提高了肟合成的生产成本；对于E→Z构型转化步骤，传统方法依赖浓盐酸、乙醚等苛刻反应介质，对生态环境与操作人员健康构成双重威胁（图1）。因此，发展专一构型的肟类合成新方法，对推动构型明确的药物研发及精细化学品绿色合成具有重要意义。
图1 Z-苯甲醛肟的传统合成方法与光电合成方法的示意图。
我院李光琴教授课题组长期从事清洁能源储存与利用方面新材料的研发，开辟了氮氧化物（NOx）电转化合成氨基酸、肟等含氮有机小分子的方向。课题组首次实现了氮氧化物电催化合成氨基酸（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304007），提出了多种策略从氮氧化物电催化高效合成肟类化合物（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64,e202515660；Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202419550；Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202405553；Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202312239）。目前，电催化产物基本上都是热力学稳定的E-构型肟，开发具有立体特异性的肟类合成新策略，不仅能够突破传统工艺的安全与环境瓶颈，更为立体选择性有机合成领域提供了新的技术范式。近日，该课题组报道了一种光电协同催化新策略，首次实现以亚硝酸盐（NO₂⁻）和醛为原料直接合成Z-构型肟。该策略通过Sn纳米晶锚定的多级孔碳基复合材料（Sn-C）作为电催化剂，将亚硝酸盐高效还原为活性中间体*NH₂OH，并在反应体系中与醛发生原位偶联反应生成E-肟；同时，利用二苯甲酮光催化剂的三重态能量转移机制，驱动E-肟向Z-肟的构型异构化，使产物中Z-肟的比例比单一电催化过程提升13倍。对照实验证明，光、电二者缺一不可，Sn-C相比较于其他对比材料有更优秀的催化性能。该策略适用于多种取代醛及位阻较大的酮肟合成，体现出良好的普适性。该研究工作摒弃了传统肟类合成方法中对不稳定羟胺试剂和腐蚀性酸介质的依赖，为立体选择性肟类化合物的可控合成提供了绿色高效的新路径，也为废弃氮氧化物的资源化利用开辟了创新研究。
图2：光电催化协同转化NOx合成Z-肟概述图。
相关结果发表在Angewandte Chemie International Edition上。我院硕士研究生梁镇华、研究型助理教授廖培森为该论文的第一作者，李光琴教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、中国海外高层次人才计划、广东省引进创新及创业团队以及生物无机与合成化学教育部重点实验室的大力支持。
全文连接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202522489
