厦大王斌举/南大黄小强，最新JACS！

第一作者：Bin Chen, Renjie Li, Jianqiang Feng

通讯作者：王斌举，黄小强

通讯单位：厦门大学、南京大学

论文速览

催化剂的发展是合成创新的基石，例如最近发现的光酶。然而，通过直接光激发来催化新的自然光生物转化的天然酶目前仅限于黄素蛋白和酮还原酶。本文报道了一种新型的光酶催化方法，利用亚胺还原酶（IREDs）实现了从烯胺出发的远端C(sp³)-C(sp³)键形成，为合成手性胺提供了一种新的策略，其为获得手性胺提供了烯酰胺的加氢烷基化（45个例子，对映体过量（ee值）高达99%）。

这种方法突破了传统化学催化方法难以实现的挑战，展示了通过光生物催化合成手性胺的潜力。研究团队通过湿实验和计算模拟，阐明了工程化的IREDs如何将自由基中间体导向高产率和高对映选择性的路径。本工作不仅为利用自然界的催化剂进行非天然不对称转化提供了一个有希望的范例，而且为生物制造领域拓宽了合成范围和机制多样性。

图文导读

图1：合成手性胺的代表性键合方法，以及反应条件的筛选。

图2：基于IRED的光酶催化底物拓展。

图3：光酶催化的机理研究。

图4：理论计算研究。

总结展望

本研究开发的基于IRED的光酶催化方法成功克服了实现烯胺立体选择性自由基加氢烷基化的挑战。该方案的独特之处在于：

1. 工程化的IRED活性位点非常适合非天然反应。

2. IRED蛋白的多功能性使其能够容纳广泛的自由基前体，使其成为光生物催化中具有广泛底物范围的独特例子。

3. 酶活性位点的限域效应提高了自由基生成的效率和选择性。

4. 多功能的烟酰胺辅因子作为可见光吸收的核心组件，并作为关键立体选择性氢原子转移步骤的氢原子供体。

5. 光活化的IRED不仅作为独立的光酶发挥作用，还与合成光催化剂联合使用时表现出协同效应。

本工作新开发的光-IRED系统预计将在生物合成中扩大合成范围和引入机制多样性方面展现出巨大潜力。

文献信息

标题：Modular Access to Chiral Amines via Imine Reductase-Based Photoenzymatic Catalysis

期刊：Journal of the American Chemical Society

DOI：10.1021/jacs.4c03879