漆酶催化C-4芳基化构建全碳季立体中心：4-取代吡唑啉-5-酮与异噁唑-5-酮的高效绿色合成

本研究针对传统化学法构建全碳季立体中心(All-carbon quaternary stereocenters)的挑战，开发了漆酶(Laccase)催化的C-4芳基化新策略。研究人员通过Myceliophthora thermophila漆酶(Novozym 51003)在室温、空气条件下高效实现了4-取代吡唑啉-5-酮和异噁唑-5-酮的芳基化，获得71%-97%收率，并成功应用于苯并二氧戊环合成，为生物活性分子构建提供了绿色合成路径。

　　

在药物化学领域，含氮五元杂环化合物因其显著的生物活性备受关注。其中，吡唑啉-5-酮和异噁唑-5-酮作为重要骨架，广泛存在于抗HIV、抗炎、抗肿瘤等药物分子中。这类化合物的核心价值在于其可构建全碳季立体中心(All-carbon quaternary stereocenters)——一种四个碳原子连接不同取代基的三维结构，能显著提升药物代谢稳定性和生物活性。然而，传统化学合成方法面临反应条件苛刻、需使用有毒溶剂（如甲苯）、手性控制困难等瓶颈，制约了相关药物分子的开发效率。

针对这一挑战，研究人员开展了一项突破性研究。该团队创新性地采用生物催化策略，利用Myceliophthora thermophila来源的漆酶(Novozym 51003)实现了4-取代吡唑啉-5-酮和异噁唑-5-酮的C-4位点选择性芳基化。这项发表于《Journal of Molecular Structure》的研究，首次在室温、空气条件下高效构建全碳季立体中心，收率高达71%-97%，且放大实验未出现效率下降，展现出工业化应用潜力。

关键技术包括：1）漆酶催化氧化体系优化（pH 8.0磷酸盐缓冲液/乙腈混合溶剂）；2）底物范围拓展实验（21种衍生物合成）；3）克级规模放大验证；4）苯并二氧戊环应用转化。

【结果与讨论】

1. 反应条件优化：在pH 8.0磷酸盐缓冲液/乙腈(2:1)体系中，漆酶催化模型反应1.5小时即达92%收率，较传统化学法缩短反应时间20倍以上。
2. 底物普适性：成功合成21种含全碳季立体中心的衍生物，包括抗HIV活性基团(3j)、抗炎结构(3m)等，收率71%-97%。
3. 机理推测：漆酶通过铜活性中心活化分子氧，生成酚氧自由基中间体驱动C-C键形成，避免金属催化剂残留。

【结论】
该研究开创性地将漆酶应用于C-4芳基化反应，解决了传统方法需强碱、高温、重金属催化等问题。所得含全碳季立体中心的杂环化合物可直接用于抗肿瘤药物Edaravone类似物合成，其温和条件特别适用于热不稳定药物分子构建。更值得关注的是，该方法在克级规模仍保持高效，为绿色制药工艺开发提供了新范式。

研究团队通过系统优化证明：漆酶催化体系对电子效应和位阻效应均展现优异耐受性，其区域选择性远超化学催化剂。这项工作不仅拓展了生物催化在复杂药物分子合成中的应用边界，更为可持续发展目标(SDGs)下的绿色化学合成提供了创新解决方案。