Chemodivergent C(sp3)–H and C(sp2)–H cyanomethylation using engineered carbene transferases
作者:Juner Zhang、Ailiena O. Maggiolo、Edwin Alfonzo、Runze Mao、Nicholas J. Porter、Nayla M. Abney、Frances H. Arnold
DOI:10.1038/s41929-022-00908-x
日期:——
The ubiquity of C–H bonds presents an opportunity to efficiently elaborate and build complexity in organic molecules. Methods for selective functionalization, however, must differentiate among multiple, chemically similar C–H bonds: enzymes are attractive because they can be finely tuned using directed evolution to achieve divergent reaction outcomes. Here we present engineered enzymes that effect
C-H 键的普遍存在为有效地阐述和构建有机分子的复杂性提供了机会。然而,选择性功能化的方法必须区分多个化学上相似的 C-H 键:酶之所以有吸引力,是因为它们可以使用定向进化进行微调,以实现不同的反应结果。在这里,我们提出了具有独特选择性的工程酶,可实现全新的 C–H 烷基化(C–H 卡宾插入):基于细胞色素 P450 的卡宾转移酶将 α-氰基卡宾传递到 α-氨基 C( sp 3 ) -H键或N-取代芳烃的邻位芳烃C( sp 2 )-H键。这两种转化通过不同的机制进行,但只需要对蛋白质支架进行最小的改变来调整酶的化学选择性。 C( sp 3 )–H 烷基酶的结构研究揭示了活性位点螺旋破坏,与天然酶相比,这改变了底物结合袋的结构和静电。总的来说,这项工作展示了使用高度可调的酶作为 C-H 官能化催化剂进行不同分子衍生化的优势。