有机氟化合物，特别是含三氟甲基（CF₃）基团的化合物，在药物化学中发挥着至关重要的作用。三氟甲基自由基反应已经成为一类高效构建此类化合物的合成方法。其中，三氟甲基自由基对烯烃的双官能团化反应受到了化学家们长期以来的广泛关注。然而，由于自由基中间体的高反应活性特点，该类反应的立体选择性控制仍然是一个挑战性难题。

非天然酶催化为自由基化学的选择性控制难题提供了一种可行的解决方案。近日，四川大学华西第二医院的贾知军研究员团队开发了一种非血红素铁酶催化烯烃的不对称三氟甲基叠氮化反应。该非天然金属酶催化反应可兼容多种烯烃底物，以优异对映选择性获得各种三氟甲基化产物。

作者首先是筛选到一种来源于枯草芽孢杆菌中的槲皮素双加氧酶(BsQueD)，其对苯乙烯底物具有较为突出的三氟甲基化能力，但反应活性较低。随后，作者对该非血红素铁酶进行了11轮的定向进化改造和条件筛选，最终将该反应的收率从0.4%提升至57%，对映选择性由41:59 e.r.提高至93:7 e.r.。底物范围考察显示该非天然酶对多种烯烃底物均有较好的兼容性。初步的机理研究也表明该反应涉及到三氟甲自由基中间体的生成。

综上，这项工作基于对非血红素铁酶催化自由基反应机理的理解，通过挖掘和改造非血红素铁酶催化三氟甲基自由基反应的非天然酶功能，发展了不对称的烯烃三氟甲基化反应。值得一提的是，在本研究发表期间，约翰霍普金斯大学的黄雄怡团队也报道了类似的生物催化过程。这些研究将共同推动非天然酶在三氟甲基化反应中的应用，进一步拓展生物催化合成有机氟化物的范围，也为解决相应化学反应的立体选择性控制难题提供新思路和新方法。

Enantioselective Trifluoromethylazidation of Styrenyl Olefins Catalyzed by an Engineered Nonheme Iron Enzyme

Hua He, Jia-Xin Yan, Jian-Xiang Zhu, Si-Jia Liu, Xiao-Qi Liu, Dr. Peng Chen, Dr. Xin Wang, Prof. Dr. Zhi-Jun Jia

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202423507