光驱动酶法对映体选择性自由基酰化反应

2023年12月18日《Nature》发表一项研究：酶被认为是实现高立体选择性的特殊催化剂，但它们控制自由基反应性和立体诱导的能力却落后于化学催化剂。二磷酸硫胺（ThDP）依赖性酶 是一种特性良好的系统，它启发了 N-杂环碳烯（NHC）的发展，但尚未证明其在不对称自由基转化中的可行性。由于自然界更倾向于避免可能对生物系统有害的自由基，因此缺乏一种生物兼容的通用自由基生成机制。在这里，我们通过蛋白质工程并结合有机光氧化催化作用，将依赖 ThDP 的裂解酶重新用作立体选择性自由基酰基转移酶（RAT）。酶结合 ThDP 衍生的酮基通过光激发有机染料的单电子氧化选择性地生成，然后以高对映选择性与原手性烷基交叉偶联。通过这种方法，可以从醛和氧化还原活性酯制备出多种手性酮（35 个实例，对映体过量率高达 97%）。机理研究表明，这种以前难以捉摸的双酶催化/光催化作用通过独特的 ThDP 辅助因子和可进化的活性位点引导自由基。这项工作不仅扩大了生物催化的范围，还为用酶控制自由基提供了一种独特的策略，补充了现有的化学工具。