光電化學(xué)(PEC)電池被廣泛研究用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)燃料。他們使用光電陰極和光陽(yáng)極分別將水“分解”成氫和氧。PEC細(xì)胞可以在溫和的光照條件下工作，這使得它們也適用于將有機(jī)分子轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)物質(zhì)的其他催化反應(yīng)，如用于開(kāi)發(fā)藥物的化學(xué)物質(zhì)。

然而，到目前為止，PEC細(xì)胞很少用于有機(jī)合成，除了最近一些僅測(cè)試少數(shù)簡(jiǎn)單底物的概念嘗試?？傮w而言，對(duì)于功能性有機(jī)分子的廣泛合成方法，PEC細(xì)胞仍然很大程度上尚未開(kāi)發(fā)。

然而，它們?cè)谒幬锖娃r(nóng)用化學(xué)品最具吸引力的合成方法之一中被證明是最有用的，稱為“直接胺化”。它涉及在有機(jī)分子中加入胺基團(tuán)而不通過(guò)另外的加工步驟預(yù)活化分子。

直接胺化通常需要高溫，并且還需要所謂的“引導(dǎo)基團(tuán)” - 一種固定反應(yīng)部位但沒(méi)有其它功能的化學(xué)單元，并且在使用新化合物之前通常必須將其去除。

現(xiàn)在，EPFL化學(xué)科學(xué)與工程研究所(ISIC)的Xile Hu和MichaelGrätzel的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新方法，用于胺化芳烴 - 在其結(jié)構(gòu)中具有環(huán)的碳?xì)浠衔?- 而不需要指導(dǎo)組。

“我們的方法操作簡(jiǎn)單，可用于合成與藥物發(fā)現(xiàn)相關(guān)的各種含氮雜環(huán)，”該研究的第一作者張磊寫(xiě)道。證明了這一點(diǎn)，研究人員使用他們的方法制造了幾種藥物分子，包括肌肉松弛劑美他沙酮和抗菌芐索氯銨的衍生物。

該方法基于PEC電池，催化與光和低成本，地球豐富的半導(dǎo)體赤鐵礦的反應(yīng)。“MichaelGrätzel實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)創(chuàng)性研究已經(jīng)產(chǎn)生了有效的水分裂赤鐵礦樣品，但赤鐵礦從未用于催化有機(jī)合成，”胡說(shuō)。

在目前的研究中，發(fā)現(xiàn)赤鐵礦在可見(jiàn)光下直接胺化效果很好，而其高穩(wěn)定性有望作為工作催化劑使用壽命長(zhǎng)。并且因?yàn)樗斋@光，所以這里使用的光電催化比直接電催化消耗更少的能量。

“這是使用PEC電池生產(chǎn)高附加值化學(xué)品和藥品的原理的重要證明，”胡說(shuō)。“這項(xiàng)工作融合了兩個(gè)傳統(tǒng)上分離的領(lǐng)域，即光電化學(xué)和有機(jī)合成。這種方法有很多尚未開(kāi)發(fā)的機(jī)會(huì)，我們很高興能夠進(jìn)一步探索這些機(jī)會(huì)。”