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目前(qian)光学纯(chun)环己亚基(ji)手性(xing)胺的合成(cheng)仍主要依赖传统的手性(xing)拆分，其不对称(cheng)合成面(mian)临的(de)挑(tiao)战(zhan)包括(kuo)：一方面(mian)，由于(yu)四个手性相关基(ji)团分布在手性轴的(de)两端，空间距(ju)离较远，传统小分子(zi)催化剂难以(yi)实现有(you)效的(de)远程立体化学控制(zhi)；另(ling)一方面(mian)，同时高效制(zhi)备R和S两种构型的轴手(shou)性胺也(ye)极具(ju)挑战。近日，中国医学科学院/北京(jing)协和医(yi)学院医(yi)药生物技术研究所付海根课(ke)题组(zu)利(li)用亚胺还(hai)原酶（IREDs）成功实现了(le)环己亚基轴(zhou)手性(xing)胺的高效不对(dui)称(cheng)合成（图1）。研究团队(dui)通过筛(shai)选和优化一对立体选择性互补的IREDs，建(jian)立了对映(ying)发(fa)散性合(he)成策略，以最高99%的产率和(he)优异的立体选择性（R/S比例达(da)99:1或1:99 er）精准构建了目标手(shou)性(xing)(xing)分子，为环己亚基轴手(shou)性(xing)(xing)胺的定向(xiang)合成提(ti)供了高效、绿色的生物催化途径(jing)。

图1.生物催化(hua)合成轴手性环己(ji)亚基轴手性胺(an)。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed

作者以亚苄基环己酮(tong)（1a）与烯(xi)丙(bing)胺（2a）为模(mo)型底物，通过(guo)初筛(shai)粗酶、随后采用纯酶验证的方法，发现IRED-08和IRED-15可催化模板反应并以80%收率和99:1er生成(R)-3；IRED-27则以84%产(chan)率(lv)和1:99er生成(S)-3。随(sui)后通(tong)过系(xi)统优化反应(ying)条(tiao)件，可将IRED-08和IRED-15的产率分别提升至91%和(he)94%，IRED-27的产率提升至97%，同时均保持(chi)高立体(ti)选择性(xing)（图2）。

图2. 模板反应筛选(xuan)与(yu)优化(hua)。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed

在获得对映(ying)互补的IREDs后，作者对该体系的底物(wu)适用范(fan)围展(zhan)开探索。对(dui)于胺供体而(er)言，多种一级胺，包括短链胺（3-4）、取代苄胺（5-14）和杂环（15-17）等(deng)均能高效生(sheng)成相应的轴(zhou)手性胺(an)产物(wu)，且具有优异的(de)对映选(xuan)择性（产(chan)率最(zui)高可达99%，er最(zui)高可达99:1或1:99），体系对于(yu)二级胺(an)(an)或芳香胺(an)(an)则兼容性较差。在考察(cha)亚苄基环己酮类底物时(shi)，作者发现部(bu)分底物在水相(xiang)体系中溶解性较差，导致反(fan)应(ying)产率降低。通过引入(ru)非离子表(biao)面活性剂TPGS-750-M，显著提高了(le)疏水性底物的(de)(de)溶解度(du)，使反应效(xiao)率大(da)幅提升。优化(hua)后(hou)的(de)(de)体系可兼容多(duo)种取代基(ji)(ji)（芳基(ji)(ji)、烷基(ji)(ji)、烯基(ji)(ji)、炔(gui)基(ji)(ji)）的(de)(de)4-亚甲基(ji)环(huan)己酮，能(neng)以良好(hao)至优异的(de)产(chan)(chan)率(lv)和对映选(xuan)择性得到目标产(chan)(chan)物(wu)（18-30，图3）。此外，作者(zhe)还(hai)选取(qu)代表性化合物(wu)展开克级(ji)制备反(fan)应，进一步(bu)验证了该IREDs催化(hua)体系的合成潜力(li)。

图3. 底物范围拓(tuo)展。图(tu)片来源：Angew. Chem. Int. Ed

最后，作(zuo)者通过蛋白晶(jing)体学(xue)研究与(yu)分子对接实验，揭(jie)示了IRED远程立(li)体选择(ze)性的机理。基于(yu)晶(jing)体结构的对(dui)接结果显示，对(dui)于(yu)(R)-选(xuan)择性(xing)的IRED-15而言，前(qian)手性亚胺底物31的苯(ben)基嵌入(ru)由(you)M214、W210、M179、S235和V125形成的疏(shu)水口袋，烯丙基位于L176和M239之间(jian)的空腔，该结合模式使(shi)底物31以pro-R构(gou)象si-面接受辅酶NADPH的氢负转移，从而生成(R)-3。对于(S)-选择(ze)性的IRED-27而言，前手性亚胺(an)中间体31的苯基则(ze)结合于W274、M233和P118构(gou)成的疏水口袋，烯(xi)丙基定向于F172和M116形(xing)成的空腔，底物(wu)以pro-S构象re-面接受氢负(fu)转移，生成(S)-3。简(jian)而言(yan)之(zhi)，酶活(huo)性(xing)口袋对前手性(xing)亚胺中(zhong)间(jian)体(ti)31反应(ying)构象的特异性结(jie)合是实(shi)现远(yuan)程立体控制的(de)关键(jian)因(yin)素。此外，定点突变实验发(fa)现D172N突变(bian)（IRED-15）和(he)Y165F突变（IRED-27）均导致酶活(huo)显著丧(sang)失，表(biao)明D172（IRED-15）和Y165（IRED-27）在IREDs催(cui)化循环(huan)中作为(wei)关键质子供体的发(fa)挥重要(yao)作用。

图(tu)4. 结构及机(ji)理解析(xi)。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed