【ACS Catal.】人工酶中的亚胺催化Friedel−Crafts烷基化反应

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对映选择性Friedel−Crafts烷基化反应是合成化学和生物合成中的一个重要反应。使用酶的温和、高效、良性和高度选择性等优点使得其作为这种转化的催化剂具有很大的吸引力。然而,目前相对较少的酶被报道能催化对映选择性Friedel−Crafts烷基化反应。

构建和工程化包含非生物催化部分的人工酶是实现生物催化中非自然机制的一个很有前途的策略。近期,University of GroningenGerard Roelfes组将非天然基酸对氨基苯丙氨酸(pAF)引入非酶蛋白支架LmrR中,形成一种高效的立体选择性人工酶LmrR-pAF,可实现α, β-不饱和醛和吲哚之间的乙烯类似物Friedel−Crafts烷基化反应。pAF作为一种催化残基,通过形成中间亚胺离子物种激活烯醛底物进行共轭加成,而蛋白质支架则提供速率加速和立体诱导。

图片来源:ACS Catal.

 

为了进一步提高LmrR-pAF催化的产率和立体选择性,通过丙氨酸扫描利用低通量定向进化,获得一个LmrR-pAF三突变体,该突变体为一系列脂肪族烯丙基和取代吲哚提供更高的产率和对映选择性。

图片来源:ACS Catal.


Michaelis−Menten动力学分析表明,LmrR-pAF突变体的不同的活性通过进化途径产生,这些进化途径彼此不同,并具有催化反应特异性。将这种以亚胺为基础的催化机制转化为酶,将使更多的生物催化转化受到有机催化的启发。

图片来源:ACS Catal.


参考文献:Unlocking Iminium Catalysis in Artificial Enzymes to Create a Friedel−CraftsAlkylase

ACS Catal. 2021, 11, 6763−6770

原文作者:Reuben B. Leveson-Gower, Zhi Zhou, Ivana Drienovská, and Gerard Roelfes*


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