通过非血红素铁酶的1,3-氮迁移实现N-保护的α-氨基酸的生物催化合成

《Journal of the American Chemical Society》：Biocatalytic Synthesis of N-Protected α-Amino Acids through 1,3-Nitrogen Migration by Nonheme Iron Enzymes

本研究利用非血红素铁酶异青霉素N合成酶（IPNS）催化1,3-氮迁移反应，通过定向进化优化IPNS，实现了24种N-保护α-氨基酸的高效生物合成（产率92%，总周转数1477，ee 99%）。

　　

非血红素铁酶是自然界中用途最广泛的分子功能化催化剂之一。它们灵活的配位环境为开发新型金属酶催化反应提供了独特的平台。基于这一特性，我们提出了一种新的生物催化策略，通过1,3-氮迁移反应合成N-保护的α-氨基酸。具体来说，我们发现来自Aspergillus nidulans的非血红素铁酶异青霉素N合成酶（IPNS）能够生成一种铁-氮烯中间体，该中间体能够胺化羧酸中的苄基和烯丙基α-C–H键。通过对IPNS进行定向进化改造，使其能够适用于多种氮酰酯类底物，从而成功合成了24种α-氨基酸，产率高达92%，总转化数（TTN）达到1477，对映体过量（ee）达到99%。