Trasferimento di idrogeno metallico facilitato dalle emoproteine in modo disomogeneo
In un importante sviluppo, il campo della sintesi organica è in fermento per l'attenzione crescente rivolta al trasferimento di atomi di idrogeno da metallo-idruro (MHAT), un processo che sta abilitando l'idrofunzionalizzazione radicalica, in particolare per la funzionalizzazione tardiva di alcheni non attivati. Questa svolta, guidata da ricercatori come Frances H. Arnold e il suo team, sta segnando una rivoluzione radicale nella sintesi asimmetrica.
Questo studio pionieristico sottolinea un cambiamento di paradigma nella catalisi asimmetrica, dove il potere degli intermedi radicalici viene ora sfruttato con un controllo esquisito attraverso enzimi ingegnerizzati. Espandendo il kit di biocatalisi con innovative MHATasi, si sta realizzando il potenziale per rotte sintetiche trasformative verso eterocicli azotati chirali, motivi privilegiati nella chimica medicinal.
Una delle principali sfide nella catalisi asimmetrica attraverso MHAT è stata l'interazione debole tra radicali organici prochirali transitori e catalizzatori chirali. Tuttavia, recenti progressi hanno superato questo ostacolo, con il mutante P450_BM3 evoluto che catalizza reazioni di cicizzazione radicalica MHAT che forgiano diversi amini ciclici come le pyrrolidine e le piperidine.
L'uso riproposto degli enzimi citocromi P450 per il trasferimento di atomi di idrogeno da metallo-idruro asimmetrico nella idrofunzionalizzazione radicalica di alcheni non attivati è un cambiamento di gioco. Questo lavoro innovativo dimostra come la versatilità naturale degli enzimi metallici possa essere espansa attraverso l'ingegnerizzazione di nuove reattività, estendendosi oltre le loro funzionalità canoniche.
Le reazioni hanno prodotto rapporti enantiomerici fino a 98:2, segnalando un eccezionale controllo sul risultato stereochimico. Ciò potrebbe sostituire i tradizionali metodi più duri che si basano su complessi metallici o iniziatori radicalici, promettendo processi sintetici più verdi ed efficienti.
Le condizioni di reazione miti, l'uso di catalizzatori a cellula intera e l'alta stereoselettività sono altri vantaggi di questo approccio innovativo. L'ottimizzazione della stabilità degli enzimi e del turnover in ambienti industriali è un'altra area di interesse.
I futuri percorsi di ricerca includono l'espansione della portata dei substrati a alcheni e accettori radicalici ancora più sfidanti. La combinazione della biocatalisi MHAT con altre trasformazioni enzimatiche o chimiche in sequenze a cascata è una potenziale strategia per abilitare sintesi snelle di molecole con informazioni stereochimiche dense.
Partendo da un diverso scaffold del citocromo P450 (CYP119), i ricercatori hanno anche evoluto una MHATasi stereocomplementare che fornisce il prodotto enantiomerico opposto con se
Leggi anche:
- Segreti microbici: esplorare le molecole che formano il nostro corpo
- Lo sviluppo del cervello disturbato dall'attivazione della microglia indotta dal fruttosio
- Legame tra fattori sociodemografici, marcatori biologici e condizioni co-occorenti e sintomi a lungo termine del COVID-19
- Le cellule immunitarie nell'intestino possono contribuire allo sviluppo dell'Alzheimer
