上海
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
电化学在合成化学领域正经历复兴，并展现出极具吸引力的优势。通过合成化学策略重新利用天然酶在探索新的化学空间方面具有巨大潜力。包括定向进化、人工酶和光酶催化在内的精妙策略已展现出其在学术界和工业界拓展酶应用的能力。
然而，电化学与酶的结合主要局限于复制先前已确立的酶的功能。利用电能实现酶的新反应性所面临的关键挑战包括兼容性问题以及异相电子转移的困难。如何利用电化学驱动酶催化，去解锁非天然的新催化模式，仍有待突破。
2025 年 5 月 28 日，南京大学化学化工学院黄小强团队 （ 2022级博士研究生赵贝贝和许园园为共同第一作者 ） 在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：Electricity-driven enzymatic dynamic kinetic oxidation 的研究论文。
该研究通过融合电催化和酶催化，成功解锁了 ThDP 依赖酶的新催化功能，实现醛到手性羧酸的动态动力学氧化新转化。该成果开辟了“电驱动酶催化”不对称合成的新范式，为苯丙酸类药物的不对称生物合成提供了新途径。
在这项最新研究中，研究团队报道了通过二茂铁介导的电催化重塑焦磷酸硫胺素（ThDP）依赖性酶，从而解锁了α-支链醛的非天然动态动力学氧化。
这种稳健的电酶法能实现布洛芬、萘普生等十种(
S)-芳基丙酸类抗炎药物的高效合成， 对映选择性高达 99%ee，适用于过表达该酶的所有细胞，并且酶负载量低至 0.05 摩尔百分比。
机制研究进一步揭示了该电酶在精确底物识别、加速消旋以及促进动力学匹配的电子转移事件中具有多种功能。
新型电酶不对称催化体系的开发
据悉，这是黄小强团队近两年来的第三篇Nature论文。
2023 年 12 月 18 日，黄小强团队在Nature期刊发表了题为：A light-driven enzymatic enantioselective radical acylation 的研究论文。
该研究开发了焦磷酸硫胺素（ThDP）依赖酶和光催化协同的双催化新体系，该体系是自然界中全新的、现有化学方法难以实现的全新分子生化体系，不仅极大地扩展了酶的催化功能、为绿色生物制造提供了丰富元件，还为化学领域的手性精准控制难题提供了新策略，有望引领光生物制造新方向。
2024 年 11 月 22 日，黄小强团队在Nature期刊发表了题为：Synergistic photobiocatalysis for enantioselective triple radical sorting 的研究论文。
该研究改造了焦磷酸硫胺素（ThDP）依赖酶，通过协同可见光催化的方式，构筑了一种三组分光生物催化体系。该研究交叉融合了生物和化学，一方面突破了天然酶通常只能催化1-2个底物的局限、赋能绿色生物制造，另一方面也为化学领域的手性精准控制难题提供了新策略。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09178-6
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06822-x
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08399-5
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