P450酶已被训练来进行非自然的不对称自由基环化反应。通过表明酶可以指导自由基过程的立体化学,这些发现为这项工作背后的研究人员所描述的“出了名的困难”挑战提供了一个潜在的解决方案。

来自加州大学圣巴巴拉分校和匹兹堡大学的美国研究小组重新利用了细胞色素P450金属酶,该酶通常进行立体选择性氧化反应,以进行原子转移自由基环化反应(ATRC)。这些ATRC反应以前只使用小分子催化剂进行。

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来源:基于https://science.org/doi/10.1126/science.abk1603的图片

进化的P450酶可以进行从未在自然界中见过的反应,并为棘手的自由基环化转化提供了解决方案

研究人员受到细胞色素P450酶“固有氧化还原特性”的启发,并相信这些可以转移到ATRC反应中。他们首先筛选了一系列金属蛋白,以寻找驱动非自然反应的能力,该反应从含有溴化物和烯烃基团的酰胺底物中产生内酰胺。因为研究人员使用的是酶,所以他们能够使用定向进化技术由2018年诺贝尔化学奖得主开创弗朗西斯·阿诺德调整最成功候选人的选择性。

完整的大肠杆菌含有进化的酶被用于在克量级的广泛底物分子上进行反应,对映选择性高达97%,非对映选择性高达96%。

研究小组写道,他们的发现提供了一种很有前途的新方法,可以“抑制不对称催化的短暂自由基中间体”。