今日Nature：通過鐵催化sp3?C-H官能化來酶效應組裝碳-碳鍵

木文韜 5年前 (2018-12-20) 4912瀏覽

【引言】

雖然碳-氫(C-H)鍵在有機分子中含量豐富，但通常被認為是無反應的，無法進行化學操作。C-H功能化技術的最新進展已開始改變這一邏輯，同時強調了sp³碳上選擇性烷基化的重要性和挑戰。

【成果簡介】

今日，在美國加州理工大學Frances H. Arnold教授（通訊作者）團隊的帶領下，與奧地利自然資源與生命科學大學合作，引入一種新的酶促策略，用于sp³?C-H鍵的烷基化。這樣的設計從最廣泛使用的生物C-H功能化轉化中獲得靈感：C-H氧化。來自細胞色素P450酶催化劑被完全遺傳編碼并在細菌中產生，在細菌中，它們可以通過定向進化來調節活性和選擇性。這些蛋白質通過活化過渡金屬鐵來進行這種化學反應，為主導C-H官能化領域的貴金屬催化劑提供了一種理想的替代品。實驗室進化酶功能化多種含有芐基、烯丙基或α-氨基C-H鍵的底物，具有高轉換率和優異的選擇性。利用這些酶的鐵-血紅素輔助因子介導sp³?C-H烷基化，表明不同的血紅素蛋白可以作為非生物轉化的潛在催化劑，并將促進新型酶類C-H官能化反應在化學和合成生物學中的應用。相關成果以題為“Enzymatic assembly of carbon–carbon bonds via iron-catalysed sp³?C–H functionalization”發表在了Nature上。

【圖文導讀】

圖1?酶促C-H官能化體系