|
西南大学
西南大学 教育部
  • 2 高校采购信息
  • 102 科技成果项目
  • 0 创新创业项目
  • 0 高校项目需求

官智、何延红课题组在酶的非天然活性与有机电合成相结合的不对称催化研究中取得新进展

2022-07-11 13:43:47
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn

近日,西南大学化学化工学院官智教授、何延红教授与南宁师范大学黄初升教授开展合作,在国际顶尖化学期刊《德国应用化学》(AngewandteChemieInternationalEdition,)上在线发表了题为“MergingtheNon-NaturalCatalyticActivityofLipaseandElectrosynthesis:AsymmetricOxidativeCross-CouplingofSecondaryAmineswithKetones”(脂肪酶的非天然催化活性与电合成相结合:二级胺与酮的不对称氧化交叉偶联)的研究成果。该成果的第一完成单位为西南大学,我校博士研究生龙超久为该论文的第一作者,官智教授为最后通讯作者,何延红教授、黄初升教授为共同通讯作者。

酶促电合成(Enzymaticelectrosynthesis)结合了酶催化和电化学技术,通过酶和电极之间直接或间接的电子转移过程催化氧化还原反应,从而获得所需产物。酶催化通常具有催化效率高,专一性强,立体选择性好的优势。有机电合成采用电子作为氧化还原试剂,具有反应选择性高,条件温和等特点。因此,酶催化与有机电合成的结合,是一种高效、绿色和清洁的新型合成技术。然而,这种策略很大程度上局限于氧化还原酶的使用,并且主要依赖酶固有的天然活性,使得反应类型、底物范围和产物的复杂性比较局限。此外,这种方法通常需要昂贵的辅助因子,而辅助因子的再生效率在很多情况下并不高。

近年来,一些酶被发现具有非天然的催化活性(Enzymepromiscuity),即一种酶可以催化除“天然”反应外的其他化学变化。这极大地拓展了酶催化有机反应的范围。该研究中,官智、何延红团队发展了一种脂肪酶的非天然催化活性与有机电合成相结合的策略,实现了2-取代吲哚化合物与简单脂肪酮的不对称氧化交叉偶联反应。首先,2-取代吲哚在阳极通过介质4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧化物(ACT)被间接氧化,得到关键中间体2-取代吲哚-3-酮,接着小麦胚芽脂肪酶催化2-取代吲哚-3-酮与其他简单脂肪酮的不对称烷基化反应,以良好的收率和对映选择性直接合成了多种具有立体季碳中心的2,2-二取代-3-羰基吲哚化合物。作者通过一系列的控制实验和机理研究,证明了涉及自由基的电化学氧化过程以及脂肪酶的不对称催化机制。

该工作是酶的非天然催化活性与有机电合成相结合用于不对称催化的第一个实例。该策略证明了水解酶的非天然催化活性能够与有机电合成兼容,为除氧化还原酶之外更多种类的酶与有机电合成相结合用于不对称催化提供了借鉴。西南大学硕士研究生曹欢、赵本坤和谭喻方参与了本研究工作。该研究工作得到国家自然科学基金和重庆市研究生科研创新项目的资助。