近期，我校生物工程学院饶义剑教授团队在生物合成苯并氧杂环化合物方面取得重要进展，研究成果“Photoenzymatic Enantioselective Synthesis of Oxygen-Containing Benzo-Fused Heterocycles”在线发表于Angewandte Chemie International Edition (IF = 16.6) (https://doi.org/10.1002/ange.202311762)。
苯并含氧杂环骨架广泛存在于天然产物和药物分子中，如血管扩张剂维司那定和抗凝血剂华法林，且该骨架的不对称催化合成充满挑战。生物催化因其高效、可持续、条件温和、具有良好的化学选择性、区域选择性和立体选择性等优点被认为是不对称合成的理想策略。然而，由于天然酶具有严格的反应和底物特异性，通过生物催化法制备手性苯并含氧杂环化合物仅局限于个别孤例，该领域尚未得到充分研究。
近年来，光酶协同催化法在挖掘现有酶的催化新活性方面取得了巨大的进展，开辟了新酶反应开发的新方向。饶义剑教授团队设计开发了一种新颖的对映选择性光酶催化反应实现了一系列手性苯并含氧杂环化合物的不对称合成（图1）。作者首先在建立黄素依赖型烯烃还原酶（‘ene’-reductases）催化合成苯并含氧杂环反应体系的基础上，通过对烯烃还原酶GluER进行半理性的定点突变，显著抑制副反应的同时，以优异的产率和对映选择性获得多种手性苯并氧杂䓬酮、色满酮和茚酮类化合物，显示了良好的官能团耐受性。作者最后根据控制实验和分子对接的结果，提出了该反应的反应机理并解释了反应立体选择性的来源。本研究进一步扩展了光酶协同催化的反应类型，为构建复杂多环结构骨架提供绿色合成途径，为开发新的生物催化反应提供新的思路。
图1 图文摘要
饶义剑教授、周景文教授与袁振波副研究员为论文的通讯作者，我校2020级博士生朱长通和袁振波副研究员为共同第一作者。上述研究得到了江苏省自然科学基金项目(BK20202002)、国家重点研发计划项目(2021YFC2102700)、国家自然科学基金项目(32270082和22207044)、江苏省研究生科研与实践创新项目(KYCX22_2367)和生物工程学院青年人才托举工程等项目资助。
近年来饶义剑教授团队以复杂天然产物（药物）的生物合成途径解析为基础，在新酶催化反应的挖掘与创建、机制解析与定向进化，以及基于天然产物的绿色合成与环境治理等研究领域取得一系列研究成果，相关研究成果已发表在Nature Communications (2023)、 Angew (2022, 2023)、 ACS Catalysis (2020，2021，2022)、 Green Chemistry (2019, 2022)、 Water Research (2022)、 Journal of Hazardous Materials (2021, 2023)、 Chemical Engineering Journal (2021)等本领域权威期刊。
