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P450酶催化C—H键官能团化的研究进展

2021-09-27李应娜万南微陈永正

合成化学 2021年9期

李应娜,万南微,陈永正*

(1.遵义医科大学 a.药学院;b.贵州省生物催化与手性药物合成重点实验室;c.贵州省绿色制药工程研究中心,贵州 遵义 563000)

C—H键选择性活化是构建C—X键的有效策略[1-3],该策略已成为向有机化合物中引入新功能基团最直接的方法之一[4]。在有机化合物中常常存在化学性质相似的C—H键[5],且C—H键的解离能较高、极性小[6],如何在温和条件下实现C—H键的选择性官能团化是该策略的研究难点。在传统的合成化学中,金属催化法[7-10]和有机小分子催化法[11]都是C—H键选择性活化官能团化的重要路线,但该过程中涉及昂贵催化剂的使用,反应条件苛刻,存在化学、区域和立体选择性控制难等问题。随着生物信息学、分子生物学和结构生物学的发展,可通过定向进化技术赋予酶更多的催化功能,以P450单加氧酶为代表的生物催化方法在C—H键活化上取得了突破性的进展[12-15]。本文综述了近10年P450酶催化C—H键选择性官能团化方面的研究进展。

P450酶,全称细胞色素P450(cytochrome P450或CYP450),因血红素还原态与一氧化碳结合后在450 nm有特征吸收峰而得名[16-17]。P450是一类硫醇盐蛋白的超家族酶类,亚铁血红素近端连接到保守的半胱氨酸(Cys)残基上,远端则与反应底物相结合进行催化活化[18]。其广泛存在于自然界的动植物、微生物体内,是一类拥有多种催化功能的酶,可以实现不同底物的羟基化、氨基化等。除此之外,P450酶还影响植物中天然产物的活性,参与类固醇、萜烯类、维生素等复杂天然产物的合成,参与动物的新陈代谢以及人体内药物的分解代谢[19]。……

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