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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

首頁 > 科研進展

L-蘇氨酸醛縮酶催化雙分子親核取代反應(yīng)研究獲進展

2025-08-20 上海藥物研究所

【字體：大中小】

語音播報

雙分子親核取代（S_N2）反應(yīng)與羥醛縮合反應(yīng)是有機化學(xué)和生物化學(xué)合成中的核心反應(yīng)類型。然而，他們的反應(yīng)機制具有根本性的差異。自然界分別進化出了專一的酶家族催化這兩類反應(yīng)，即催化羥醛縮合的醛縮酶和催化S_N2途徑的甲基轉(zhuǎn)移酶等類似酶。在此之前，尚未有研究報道醛縮酶能催化S_N2取代反應(yīng)。

近期，中國科學(xué)院上海藥物研究所研究員廖蒼松、副研究員張睿團隊聯(lián)合天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員盛翔，首次報道了利用醛縮酶催化S_N2取代反應(yīng)一步高效高選擇性合成復(fù)雜非天然氨基酸。這一全新催化活性利用易得的鹵代α-羰基化合物，實現(xiàn)了甘氨酸分子中sp3雜化C_α–H的不對稱烷基化反應(yīng)。同時，研究通過機理研究與理論計算分析，闡明了酶的活性位點如何精確調(diào)控底物的空間構(gòu)型，使其有利于形成S_N2反應(yīng)過渡態(tài)。進一步，研究人員開發(fā)了碘化物輔助的Finkelstein反應(yīng)策略，以顯著提升反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率。

研究顯示，該研究開發(fā)的生物催化平臺為高效制備種類繁多、具有高對映體純度的非天然α-氨基酸提供了途徑，其最高收率可達95%，并實現(xiàn)了e.r. > 99:1的立體控制。同時，研究利用全細胞催化實現(xiàn)了KMO抑制劑m-NBA和FCE2883A等生物活性分子的10克級高效制備。

這一研究拓展了醛縮酶催化功能范圍，突顯了醛縮酶催化的非天然反應(yīng)在不對稱合成中的應(yīng)用潛力。

相關(guān)研究成果以Bimolecular Nucleophilic Substitution (S_N2) Reaction Catalyzed by?_L-Threonine Aldolase為題，發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（Journal of the American Chemical Society）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院的支持。

論文鏈接

雙分子親核取代（SN2）反應(yīng)與羥醛縮合反應(yīng)是有機化學(xué)和生物化學(xué)合成中的核心反應(yīng)類型。然而，他們的反應(yīng)機制具有根本性的差異。自然界分別進化出了專一的酶家族催化這兩類反應(yīng)，即催化羥醛縮合的醛縮酶和催化SN2途徑的甲基轉(zhuǎn)移酶等類似酶。在此之前，尚未有研究報道醛縮酶能催化SN2取代反應(yīng)。近期，中國科學(xué)院上海藥物研究所研究員廖蒼松、副研究員張睿團隊聯(lián)合天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員盛翔，首次報道了利用醛縮酶催化SN2取代反應(yīng)一步高效高選擇性合成復(fù)雜非天然氨基酸。這一全新催化活性利用易得的鹵代α-羰基化合物，實現(xiàn)了甘氨酸分子中sp3雜化Cα–H的不對稱烷基化反應(yīng)。同時，研究通過機理研究與理論計算分析，闡明了酶的活性位點如何精確調(diào)控底物的空間構(gòu)型，使其有利于形成SN2反應(yīng)過渡態(tài)。進一步，研究人員開發(fā)了碘化物輔助的Finkelstein反應(yīng)策略，以顯著提升反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率。研究顯示，該研究開發(fā)的生物催化平臺為高效制備種類繁多、具有高對映體純度的非天然α-氨基酸提供了途徑，其最高收率可達95%，并實現(xiàn)了e.r. > 99:1的立體控制。同時，研究利用全細胞催化實現(xiàn)了KMO抑制劑m-NBA和FCE2883A等生物活性分子的10克級高效制備。這一研究拓展了醛縮酶催化功能范圍，突顯了醛縮酶催化的非天然反應(yīng)在不對稱合成中的應(yīng)用潛力。相關(guān)研究成果以Bimolecular Nucleophilic Substitution (SN2) Reaction Catalyzed by?L-Threonine Aldolase為題，發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（Journal of the American Chemical Society）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院的支持。論文鏈接

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