作者:Soumitra V. Athavale、Shilong Gao、Anuvab Das、Sharath Chandra Mallojjala、Edwin Alfonzo、Yueming Long、Jennifer S. Hirschi、Frances H. Arnold
DOI:10.1021/jacs.2c08285
日期:2022.10.19
aliphatic C–H bonds, ubiquitous in molecular structures, could allow ready access to diverse chemical products. While enzymatic oxygenation of C–H bonds is well established, the analogous enzymatic nitrogen functionalization is still unknown; nature is reliant on preoxidized compounds for nitrogen incorporation. Likewise, synthetic methods for selective nitrogen derivatization of unbiased C–H bonds remain
分子结构中普遍存在的脂肪族C-H键的选择性官能化可以方便地获得多种化学产品。虽然 C-H 键的酶促氧化作用已经很成熟,但类似的酶促氮官能化仍然未知。自然界依赖于预氧化化合物来掺入氮。同样,无偏 C-H 键的选择性氮衍生化的合成方法仍然难以捉摸。在这项工作中,新的含血红素的氮宾转移酶被用作酶定向进化的起点,以选择性地胺化和酰胺化未激活的C(sp 3 )–H位点。提供了具有不同位点选择性的甲基环己烷和乙基环己烷的去对称化作为示范。这些谱系中进化的酶是高度混杂的,并且对多种底物表现出活性,为氮宾转移酶功能的进一步进化提供了基础。计算研究和动力学同位素效应(KIE)与逐步自由基途径一致,涉及不可逆的、对映决定的氢原子转移(HAT),然后是较低势垒的非对映选择性决定的自由基反弹步骤。酶内分子动力学(MD)模拟揭示了一个主要是疏水性的口袋,与底物具有有利的分散相互作用。通过提供来自饱和前体的直接路径,