细胞色素P450酶催化的烷烃选择性羟化

碳氢键选择氧化是合成化学领域的重要课题,其中烷烃选择性羟化反应更是面临着化学选择性、区域选择性和立体选择性等多重挑战.细胞色素P450酶广泛分布于动植物和微生物体内,是公认的多功能生物氧化催化剂.P450酶对惰性C—H键的选择性氧化具有独特优势,在催化烷烃选择性羟化反应方面拥有巨大潜力.本综述简述了P450单加氧酶及其催化烷烃选择性羟化的反应机理,梳理了来自CYP153家族、CYP52家族和其他家族的天然P450酶催化各类烷烃底物的氧化反应和选择性,讨论了理性设计和定向进化策略在开发烷烃羟化P450突变酶过程中的经典案例,介绍了底物工程、诱饵分子、双功能小分子协同催化等几种化学活化P450酶的策略及其在烷烃羟化上的应用,探讨了P450酶在烷烃选择性羟化方面所面临的挑战和解决途径,并展望了其应用前景.

过氧化氢驱动的细胞色素P450酶研究进展

细胞色素P450酶在自然界中广泛存在,能催化多种类型的氧化反应,在有机合成和生物化工方面具有重要的应用潜力。尽管大多数P450酶通常需要辅酶和复杂的电子传递体系协助活化氧分子,一些P450酶也可以利用过氧化氢作为末端氧化剂,这极大地简化了催化循环,为P450酶的合成应用提供了一条新的简便途径。本文系统地介绍了几类过氧化氢驱动的P450酶催化体系,包括脂肪酸羟化酶P450SPα和P450BSβ、脂肪酸脱羧酶P450OleTJE、人工改造的羟化酶P450BM3和P450cam突变体、以及基于底物误识别策略的P450-H2O2体系。通过分析催化反应机制,本文探讨了P450-H2O2催化体系在目前存在的挑战和可能的解决途径,并对其进一步应用前景进行了展望。