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两年内，第3篇！南京大学这个团队再发Nature

研之成理 · 公众号 · 科研 · 2025-05-29 07:00

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不对称电酶催化领域取得新突破：融合二茂铁甲醇介导的阳极氧化和ThDP依赖酶催化，解锁了电酶催化的动态动力学氧化新体系（图2）。团队开发的电酶协同催化策略，创新性地将2次单电子氧化机制引入酶中，结合定向进化技术优化蛋白的活性中心，最终成功赋予了ThDP依赖酶催化动态动力学氧化的新活性。该体系以清洁电能替代传统化学氧化剂，可在较低酶负载量下（0.05 mol%），实现布洛芬、萘普生等十种 ( S ) -芳基丙酸类抗炎药物的高效合成，对映选择性高达99% ee，并兼容全细胞催化与规模化制备。

图2. 新型电酶不对称催化体系的开发

研究团队选择以外消旋2-([1,1'-联苯]-4-基)丙醛为模板底物，含有ThDP和 Mg ²⁺ 的MOPS（pH=6.5）为缓冲液，二茂铁甲醇（FcMeOH）为电介质，廉价易得的石墨电极为阴阳极，探索电酶的立体选择性氧化过程。在经过酶库筛选、电极筛选、电介质筛选等条件筛选之后确定了最佳反应条件（图3）。

图3. 条件筛选与规模 化制备

该电酶催化体系展现出卓越的底物普适性与官能团兼容性（图4）。针对结构多样的外消旋 α -支链醛类化合物，可实现精准的手性控制，高效转化为 α -手性羧酸产物（最高99% ee）。文章展示了25个例子，实验成功制备了十种具有生物活性的 ( S ) -丙酸类药物（2p-2y），包括氟比洛芬、布洛芬、萘普生等，产率良好至优异，对映选择性最高达99% ee。同时，该电酶催化方案可以以相同的效率和对映选择性放大到1 mmol级别。