网站首页/有机动态/有机试剂/Angew. Chem. :工程化P450酶催化不饱和烃的直接硝化
Angew. Chem. :工程化P450酶催化不饱和烃的直接硝化

硝基化合物作为一种高附加值的化工中间体,在医药、农药、炸药等领域均有广泛应用。目前,工业硝化方法主要采用以硝酸、硫酸“混酸”的方式,具有产物区域选择性差,环境污染严重以及反应条件苛刻等多种缺陷。因此,寻求生物硝化方法来解决目前工业硝化存在的严重问题具有重要意义。


目前已经报道的硝化酶大致可分为N-加氧酶、过氧化物酶和细胞色素P450酶三大类,但由于它们普遍具有催化效率底,底物特异性高和产物区域选择性差等问题,还远远不能满足工业应用的需求。因此,开发新型生物硝化酶,解决目前工业硝化存在的严重问题同时满足日益增长的化工原料需求具有重要意义。


在前期研究中,研究人员利用酶化学机制指导的蛋白质工程策略将双功能小分子(DFSM)协同P450酶催化体系由过加氧酶转换为过氧化物酶,这为实现不饱和碳氢化合物的直接硝化提供了新的思路。研究人员首先尝试加入亚硝酸钠作为硝酸根供体,通过DFSM协同P450酶催化策略实现愈创木酚的硝化,通过改变其氧化还原敏感残基,提高其硝化活性,但是反应中仍然有大量羟化产物生成。研究人员考虑将原来在过加氧反应中起到关键作用的氨基酸位点F87A突变为F87L,引入空间位阻效应,阻止底物靠近活性中心发生过加氧反应,而激发了其过氧化物酶功能,催化苯酚的硝化,结果显示其硝化活性得到显著提高, TTN 由186提高到556,硝化产物比例由2%提高到100%。同时结合活性口袋关键位点叠加突变,获得了苯酚的最优三突变体。以愈创木酚和苯酚的优势突变体构建小型突变体库,拓展底物范围,实现了对19个芳香化合物高效硝化,其中4-氟苯酚的硝化活性最高,TON为1647,对其进行半制备反应,分离产率达到48.8%。



1

迄今为止,末端芳香烯烃化合物的直接硝化仍未见报道,研究人员利用已构建的人工P450硝化酶成功实现了苯乙烯的直接硝化反应。拓展底物范围,实现9个取代苯乙烯类化合物的直接硝化,结果表明带富电子基团的苯乙烯衍生物硝化活性比卤代苯乙烯高,其中对甲氧基苯乙烯硝化活性最高,TTN为663。该反应机理也通过晶体学研究得到了验证。

2

这一研究获得了迄今为止催化效率最高、底物范围最广的人工P450硝化酶, 极大地促进了人工P450酶的过氧化物酶功能的开发,同时为生物催化硝化开辟了新的途径。

文信息

Engineering Cytochrome P450BM3 Enzymes for Direct Nitration of Unsaturated Hydrocarbons

Xiling Wang, Xiaodan Lin, Yiping Jiang, Xiangquan Qin, Nana Ma, Fuquan Yao, Sheng Dong, Chuanfei Liu, Yingang Feng, Longyi Jin, Mo Xian, Zhiqi Cong


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202217678




纳孚服务
  • 化学试剂
  • 提供稀有化学试剂现货

  • 化学试剂定制合成服务
  • 上海纳孚生物科技有限公司提供市场稀缺的化学试剂定制服务

  • 新材料现货
  • 上海纳孚生物科技有限公司代理或自产包含石墨烯产品,类石墨烯产品、碳纳米管、无机纳米材料以及一些高分子聚合物材料

  • 结构设计及定制合成
  • 可以根据客户需求对所需化合物结构进行设计改性,从而定制合成出客户所需分子式结构

  • 联系我们
  • 021-58952328
  • 13125124762
  • info@chemhui.com
  • 关注我们
在线客服
live chat