通过工程改造的亚胺还原酶和氧化还原缓冲系统实现的光生物催化自由基氢烷基化反应（涉及C(sp3)–H键）

《Journal of the American Chemical Society》：Photobiocatalytic Radical Hydroalkylation with C(sp3)–H Bonds Enabled by Engineered Imine Reductase and Redox Buffering

光生物催化策略利用工程化IRED酶与外部过氧化物协同，通过HAT活化C-sp3-H键，实现商业烷烃与enamides的立体定向烷基化，产率达高ee（>99%）且IRED消耗量极低（0.02 mol%）。

　　

利用烟酰胺或黄素依赖性氧化还原酶的光生物催化系统已经实现了多种烯烃的官能化转化。然而，这些系统通常依赖于预先活化的自由基前体以及天然的还原剂（例如还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH））。直接使用丰富的C–H底物进行氢烷基化反应虽然具有吸引力，但难度仍然很高。在这里，我们提出了一种光生物催化“氧化还原缓冲”策略，该策略重新利用亚胺还原酶（IRED）来催化烯酰胺与烷烃之间的氢烷基化反应。外部过氧化物和合成光催化剂协同作用，通过氢原子转移（HAT）活化C(sp³)–H键；而经过改造的IRED则利用其天然的NADPH精确调控后续的C自由基加成以及HAT反应步骤。这种外部氧化剂与天然还原剂的协同整合，结合了光氧化还原反应和生物催化作用，使得酶具备新的功能，从而能够生成对映体富集的胺类化合物（对映体选择性高达99%以上，且IRED的消耗量仅为0.02摩尔%）。