光电化学(PEC)电池被广泛研究用于将太阳能转化为化学燃料。他们使用光电阴极和光阳极分别将水“分解”成氢和氧。PEC细胞可以在温和的光照条件下工作，这使得它们也适用于将有机分子转化为高附加值化学物质的其他催化反应，如用于开发药物的化学物质。
然而，到目前为止，PEC细胞很少用于有机合成，除了最近一些仅测试少数简单底物的概念尝试。总体而言，对于功能性有机分子的广泛合成方法，PEC细胞仍然很大程度上尚未开发。
然而，它们在药物和农用化学品最具吸引力的合成方法之一中被证明是最有用的，称为“直接胺化”。它涉及在有机分子中加入胺基团而不通过另外的加工步骤预活化分子。
直接胺化通常需要高温，并且还需要所谓的“引导基团” - 一种固定反应部位但没有其它功能的化学单元，并且在使用新化合物之前通常必须将其去除。
现在，EPFL化学科学与工程研究所(ISIC)的Xile Hu和MichaelGrätzel的实验室已经开发出一种新方法，用于胺化芳烃 - 在其结构中具有环的碳氢化合物 - 而不需要指导组。
“我们的方法操作简单，可用于合成与药物发现相关的各种含氮杂环，”该研究的第一作者张磊写道。证明了这一点，研究人员使用他们的方法制造了几种药物分子，包括肌肉松弛剂美他沙酮和抗菌苄索氯铵的衍生物。
该方法基于PEC电池，催化与光和低成本，地球丰富的半导体赤铁矿的反应。“MichaelGrätzel实验室的开创性研究已经产生了有效的水分裂赤铁矿样品，但赤铁矿从未用于催化有机合成，”胡说。
在目前的研究中，发现赤铁矿在可见光下直接胺化效果很好，而其高稳定性有望作为工作催化剂使用寿命长。并且因为它收获光，所以这里使用的光电催化比直接电催化消耗更少的能量。
“这是使用PEC电池生产高附加值化学品和药品的原理的重要证明，”胡说。“这项工作融合了两个传统上分离的领域，即光电化学和有机合成。这种方法有很多尚未开发的机会，我们很高兴能够进一步探索这些机会。”