二氧化碳（CO2）具有无毒、储量丰富和廉价易得等性质，是有机合成中的优良碳一资源。其中，CO2参与的羧基化反应是构建高附加值羧酸类化合物的重要途径。另一方面，可见光催化由于具有绿色、条件温和等特点，近年来被广泛运用于CO2参与的还原羧基化反应中，避免了敏感有机金属试剂的制备和使用，提高了反应的步骤经济性和实用性。然而，由于产生活性光催化剂过程中的能量损失，单光子吸收过程的光催化体系往往还原能力有限（通常>-2.2 V vs SCE），难以实现还原惰性底物的羧基化反应。相反，新兴的连续光致电子转移（ConPET）策略通过一个催化循环中吸收两个光子，可以在温和条件下达到很低的还原电势（低至-3.4 V vs SCE），从而能够实现惰性底物的还原活化。然而，该策略很少应用于CO2参与的羧基化反应中。
针对该领域存在的以上问题，余达刚教授和叶剑衡研究员团队利用ConPET策略，首次实现了可见光催化CO2参与的环胺类化合物的C−N键羧基化反应。各种环胺类化合物，包括氮杂环丙烷、氮杂环丁烷、甚至吡咯烷和哌啶类化合物，均能较好地转化为对应的β-、γ-、δ-和ε-氨基酸。该工作也是首例氮杂环丁烷、吡咯烷和哌啶的光催化还原开环反应，为β-、γ-、δ-和ε-氨基酸的构建提供了一种温和高效的方法，具有不使用过渡金属、选择性高、官能团兼容性好和易于放大及衍生等优点。同时，克级反应和氨基酸产物的后期转化都能顺利进行，进一步证明了该反应的实用性。此外，作者进行的一系列机理实验都支持该反应可能涉及ConPET过程，即被光激发的还原态光催化剂能够实现环胺类化合物的单电子还原。可以预计，ConPET策略将有望被广泛用于CO2的高值化利用中。
该研究以“Photocatalytic Carboxylation of C−N Bonds in Cyclic Amines with CO2 by Consecutive Visible-Light-Induced Electron Transfer”为题发表于《Angewandte Chemie International Edition》（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202217918）。四川大学为第一单位，化学学院余达刚教授和叶剑衡研究员为共同通讯作者，四川大学化学学院博士研究生陈林为第一作者。特别感谢国家自然科学基金委、四川省科技厅、四川大学和元素有机化学国家重点实验室的经费支持，同时感谢四川大学分析测试中心王晓燕老师以及化学学院化学专业实验室综合训练平台李静老师和邓冬艳老师的测试支持。
