双功能酶催化对映选择性碳氮成键

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胺在生物活性分子和功能材料中普遍存在，开发高效和选择性的C–N键构建方法仍然是现代有机化学和生物化学的中心主题之一。在众多构建C–N键的方法中，卡宾插入N–H键得益于卡宾物种的高反应性和良好的官能团兼容性，可快速构建复杂的含氮分子。在过去几年中，通过定向进化，金属血红素依赖酶（例如细胞色素P450、细胞色素c和球蛋白）表现出了高效和选择性催化非天然卡宾和硝基苯转移反应的惊人能力。具体而言，haem蛋白质已被设计用于进行卡宾N–H插入反应，其催化效率远远超过其小分子对应物。然而，与环丙烷化反应相比，由血红素蛋白催化的C–H插入反应和许多其他卡宾转移反应，尤其是在高立体控制方面，N–H插入反应仍然具有挑战性。

图片来源：Nat. Chem.

近期，California Institute of Technology的Frances H. Arnold组和Universitat de Girona的Marc Garcia-Borràs共同报道了催化卡宾N–H插入以制备具有高活性和对映选择性的α-氨基内酯的工程化细胞色素P450酶，该酶通过分子改造后，获得最优突变体L7-FL。