越來越多地探索不對稱合成的酶，但它們的應用通常受到天然酶可利用的反應的限制。最近，對光催化的興趣促使人們從已知的酶中發現新的反應性。但是，到目前為止，光誘導的酶催化尚未用於兩個分子的交叉偶聯。例如，酶尚未實現烯烴通過可見光誘導的自由基加氫烷基化與α-滷代羰基化合物的分子間偶聯，這可以提供對重要的γ-手性羰基化合物的接近。主要挑戰是酶固有的不良光反應性，以及難以控制遠程前手性自由基中間體的立體化學控制。
2020年6月8日，伊利諾伊大學趙惠民團隊（廈門大學王斌舉為共同第一作者）在Nature 在線發表題為「Photoenzymatic enantioselective intermolecular radical hydroalkylation」的研究論文，該研究顯示了一種新的，自然可見光誘導的烯還原酶催化的末端烯烴與易獲得的α-滷代羰基化合物的分子間自由基加氫烷基化反應。該方法為具有γ-立體中心的各種羰基化合物提供了一種有效的方法，具有優異的轉化率和對映選擇性（高達99％的轉化率，99％的對映體），這很難通過化學催化獲得。機理研究表明，在酶活性位點的底物/烯-還原酶複合物的形成觸發了對映選擇性光誘導的自由基反應。該研究工作通過將光催化和酶催化相結合，進一步擴展了生物催化，合成上有用的不對稱轉化的活性反應。
烯烴的自由基加氫烷基化為構造C（sp.3）-C（sp.3）鍵提供了一種通用的策略。在化學和製藥工業中對對映純分子的需求不斷增長的推動下，由於自由基中間體的高反應性，以催化不對稱方式實現自由基加氫烷基化特別具有吸引力，但又非常具有挑戰性。
在將親核烷基自由基共軛加成到羰基取代的活化烯烴上取得了重大進展，其中手性催化劑與羰基的相互作用使前手性C = C雙鍵轉化為α-/β羰基立體中心。另一方面，親電性烷基與烯烴的立體選擇性加氫烷基化反應受限，特別是很少能獲得帶有γ-立體中心的功能分子。這是因為遠離手性催化劑的構象柔性手性自由基中間體的立體化學很難控制。
生物催化通常在環境友好的條件下以低催化劑負載量進行，就可持續性，選擇性，混雜性和可發展性而言提供了誘人的優勢。此外，酶的複雜而精緻的結構使它們在控制遠程立體中心方面更具優勢。酶已越來越多地用於合成手性分子，特別是在工業中，但是酶可利用的化學反應類型遠遠少於化學催化劑。為了擴大酶的合成效用，探索新的自然生物催化策略是一個持久的需求。
該研究顯示了一種新的，自然可見光誘導的烯還原酶催化的末端烯烴與易獲得的α-滷代羰基化合物的分子間自由基加氫烷基化反應。該方法為具有γ-立體中心的各種羰基化合物提供了一種有效的方法，具有優異的轉化率和對映選擇性（高達99％的轉化率，99％的對映體），這很難通過化學催化獲得。
機理研究表明，在酶活性位點的底物/烯-還原酶複合物的形成觸發了對映選擇性光誘導的自由基反應。該研究工作通過將光催化和酶催化相結合，進一步擴展了生物催化，合成上有用的不對稱轉化的活性反應。
來源：inature
參考消息：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2406-6