上海
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
在过去十年中，铜催化的自由基 C(sp3)-N 偶联已成为合成催化领域的一个主要研究方向。然而，利用酶实现这一反应途径，仍是一个未解决的难题。
2025 年 8 月 14 日， 浙江工业大学杨云芳团队联合 约翰斯霍普金斯大学黄雄怡团队和犹他州立大学饶毅团队，在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Enantioconvergent benzylic C(sp 3 )‒N coupling with a copper- substituted nonheme enzyme 的研究论文。
该研究开发了一种利用铜取代的非血红素酶进行光生物催化自由基苄位 C(sp3)-N 偶联的方法，有效拓展了非天然生物催化过渡金属催化的范围。
铜催化的自由基胺化反应是有机化学家的关键工具，但在生物催化领域尚未开发出类似的酶促反应。为解决这一问题，研究团队对非血红素铁酶进行改造：通过将酶活性中心铁替换为铜，并对活性位点周围的氨基酸进行系统性筛选优化，构建了适配该反应的生物催化体系。从而开发出了了一种利用铜取代的非血红素酶进行光生物催化自由基苄位 C(sp3)-N 偶联的方法。
以罗丹明 B（Rhodamine B）作为光氧化还原催化剂，研究团队发现了一种铜取代的苯丙氨酸羟化酶，它能促进 N-羟基苯甲酰亚胺酯与苯胺之间的对映体汇聚脱羧胺化反应。定向进化重塑了活性位点，从而对大多数底物表现出高对映选择性。基于分子建模和机理研究，研究团队提出，该酶可容纳一个铜-苯胺基复合物，其与苄基自由基发生反应。
该研究巧妙结合光催化与酶催化的优势，在温和条件下实现了传统金属酶无法完成的自由基 C-N 偶联，将非天然生物催化过渡金属催化的范围拓展至铜催化的自由基偶联反应。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt5986
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