酶催化策略由于在对反应的选择性控制（立体、区域、化学）和绿色化学上的优势，越来越受到人们的重视。然而，酶的特异性大大地限制了酶的非天然的化学转化。随着分子生物学和蛋白质工程的发展，酶的催化多功能性得以实现。其中，在血红素依赖性酶催化下，重氮化合物通过卡宾插入高立体选择性地构建一系列化合物，是构建碳-碳键或碳-杂原子键的重要前体。然而，重氮化合物作为自由基前体的反应仍然处在起步阶段。近年来，光能酶催化的非天然反应研究取得了巨大的进展，特别是通过可见光直接激活酶，在温和的条件下可以构建具有优异选择性的新骨架。近日，浙江工业大学运河青年学者徐鉴博士和贾义霞教授发展了一种光酶催化构建手性碳-碳键的新方法，以重氮化合物为自由基前体，实现了甲基苯乙烯的不对称自由基氢烷基化。相关研究成果以“A Photoenzymatic Strategy for Radical-mediated StereoselectiveHydroalkylation with Diazo CompoundsAuthors”为题，发表于化工领域国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》。我院校聘运河青年学者徐鉴和化学工程学院贾义霞教授为论文的通讯作者，学院青年教师段鑫宇和在读硕士研究生崔栋是论文的共同第一作者，杭州师范大学王志国老师提供计算指导。研究得到了国家重点研发计划(No.2021YFC2102000)、国家自然科学基金(No.2020105009029)等项目的支持。
图1 光酶催化的自由基介导的氢烷基化反应
在最优条件下，黄素依赖型酶OYE1作为催化剂，研究人员对重氮乙酸苄酯和甲基苯乙烯的底物适用范围进行了考察。结果表明，缺电子或富电子的甲基苯乙烯都能得到良好的产率和ee值。当结构较小的重氮乙酸乙酯作为自由基供体时，作者选择空腔较小的OPR1作为催化剂，以良好的产率和对映选择性得到了目标产物。
图2 底物扩展
研究人员通过紫外可见光谱实验证实了反应中EDA(electron–donor–acceptor)复合物的生成，利用计算模拟对反应的机制进行了解析。自由基捕获实验以及同位素标记实验支持了自由基反应历程以及反应的HAT淬灭机制。该工作实现重氮化合物为自由基前体的芳基烯烃的立体选择性加氢烷基化反应，与传统的卡宾介导的过程相反，赋予了重氮化合物在酶催化中的新应用，进一步扩展了光生物催化的反应类型。
论文信息：Xinyu Duan, Dong Cui, Zhiguo Wang, Dannan Zheng, LinyeJiang, Wenyu Huang, Yixia Jia, and Jian Xu.A Photoenzymatic Strategy for Radical-mediated StereoselectiveHydroalkylation with Diazo Compounds.Angewandte Chemie International Edition,2022
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202214135