酮类化合物对化学和制药行业至关重要。合成酮类化合物及其衍生物的一种关键策略是C-H键官能团化。虽然酮的α-官能团化得到了广泛研究，但更具挑战性的β-官能团化尚未得到充分研究。尽管最近已经报道了多种方法用于酮的β-官能团化，但其中大多数需要昂贵的过渡金属催化剂和添加剂，这限制了这些方法的广泛应用。

另一方面，很多天然产物和生物活性分子含有6-氮杂双环[3.2.1]辛烷烃结构。这一类化合物的有效合成对药物化学而言具有重要意义。但现有的合成方法往往需要多步化学合成，总收率不高，且底物局限性大。

不同于有机和金属催化剂，酶作为可自然降解的绿色催化剂，可以在温和条件下对底物进行高效的催化并且具有很好的区域选择性。因此，探索酶催化的β-官能团化反应可以提供一种绿色可持续的方法来合成重要的酮类化合物。美国伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校赵惠民教授课题组发现烯烃还原酶可以催化取代环己酮分子内β-C-H键官能团化反应，实现高效的一步合成6-氮杂双环[3.2.1]3-辛烷酮。

更进一步提高该酶反应的实用价值，作者首先利用简单廉价的原料和光催化反应得到酶反应所需要的底物，然后再进一步进行酶反应。整个过程都是在温和的条件下进行的，反应用到的酶不需要纯化，而且反应也不需要添加昂贵的辅酶。在最优条件下，作者进行了底物的拓展实验，结果表明该反应具有良好的官能团兼容性，可以用于高效合成多种氮杂桥环分子。

接着作者以很高的收率实现了该反应的克级反应，并且将反应产物通过酮还原酶进一步衍生化，最终成功得到了活性药物分子azaprophen的合成中间体。

通过研究氧气对该反应的影响，以及反应过程中检测到过氧化氢和不饱和酮中间体的生成，作者发现该酶反应的反应机理不同于已报道的烯烃还原酶的反应机理，而是一种全新的反应机理。首先，烯烃还原酶对底物实现高度选择性脱氢生成不饱和酮中间体，然后不饱和酮中间体可以通过自发的分子内aza-Michael加成反应生成环化产物。作者对参与反应的关键氨基酸残基进行了点突变试验，结果进一步证实了他们推测的反应机理。

赵惠民团队发展了基于烯烃还原酶的取代环己酮分子内β-C-H键官能团化方法并成功将其与光催化结合，实现了高效合成氮杂桥环分子。该方法反应条件温和，具有较好的普适性， 是一种较为理想的合成氮杂桥环分子的方法。