氧雜環(huán)苯并雜環(huán)化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物和許多生物活性化合物中，如擴(kuò)張血管藥物維斯那定、具有抗炎活性的阿米拉林、對Bcl-2蛋白具有卓越抑制活性的HA14-1、著名的抗凝藥華法林、抗真菌分子康科卡爾邦和瑞畢特氏葉斑病菌D。由于其出色的生物活性，科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)了許多有效的化學(xué)策略來構(gòu)建這些氧雜環(huán)苯并雜環(huán)化合物，包括N-雜環(huán)卡賓催化的分子內(nèi)Stetter反應(yīng)、鋁氯化物介導(dǎo)的分子內(nèi)環(huán)開環(huán)反應(yīng)和強(qiáng)堿催化的級聯(lián)自由基環(huán)化/分子間偶聯(lián)。然而，大多數(shù)這些方法依賴于過渡金屬配合物或嚴(yán)酷的反應(yīng)條件。此外，具有吸引力生物活性的手性氧雜環(huán)苯并雜環(huán)化合物，如康科卡爾邦，通過一般的催化自由基策略難以獲得，這是因?yàn)樾》肿哟呋瘎╇y以選擇性地控制對映體選擇性，以及自由基中間體的壽命較短。為了避免這些問題，生物催化是一種有效且綠色的方法，可用于獲取氧雜環(huán)苯并雜環(huán)化合物，特別是手性氧雜環(huán)苯并雜環(huán)化合物，因?yàn)樯锎呋瘎┚哂凶吭降幕瘜W(xué)選擇性、位置選擇性和立體選擇性。
圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
到目前為止，在闡明具有氧雜環(huán)苯并雜環(huán)化合物的天然產(chǎn)物的生物合成途徑時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾種具有合成氧雜環(huán)苯并雜環(huán)化合物催化活性的酶。例如，一種依賴黃酮類單氧酶XimD催化形成苯并呋喃骨架。在與SnoaL-like環(huán)化酶XimE的協(xié)作下，XimD還可以以不同的反應(yīng)模式傳遞苯并吡喃環(huán)。此外，發(fā)現(xiàn)BLAP（芽孢桿菌堿性蛋白酶）和BSA（枯草芽孢桿菌α淀粉酶）具有將水楊醛衍生物轉(zhuǎn)化為一系列香豆素和2H-色酮的能力，BSA還可以催化從2-羥基香豆素制備2-氨基-4H-色酮衍生物。然而，這些方法主要側(cè)重于合成苯并呋喃和苯并吡喃衍生物，對其立體結(jié)果關(guān)注不多。由于已闡明的天然酶的嚴(yán)格反應(yīng)和底物特異性，尚未開發(fā)通過生物催化合成其他復(fù)雜的手性氧雜環(huán)苯并雜環(huán)化合物，如天然產(chǎn)物瑞畢特氏葉斑病菌D中的苯氧雜環(huán)骨架。近來，新型生物催化已經(jīng)成為制備有價值的手性產(chǎn)物的綠色和強(qiáng)大策略，其中手性氧雜環(huán)苯并雜環(huán)化合物是制藥行業(yè)中重要的結(jié)構(gòu)基元。然而，通過自由基媒介方法不對稱合成這些化合物是具有挑戰(zhàn)性的。因此，他們開發(fā)了一種新型不對稱自由基媒介的光酶催化合成策略，通過對黃酮依賴的“烯”-還原酶GluER的結(jié)構(gòu)引導(dǎo)工程，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)率和高立體選擇性地合成具有不同苯并環(huán)的苯氧雜環(huán)酮、色酮和茚酮。此外，這些結(jié)果得到了機(jī)制實(shí)驗(yàn)的有力支持，揭示了這一光酶催化過程涉及電子供體-受體復(fù)合物的形成、單電子轉(zhuǎn)移和氫原子轉(zhuǎn)移。因此，他們?yōu)楦咝У幕瘜W(xué)酶催化合成重要的生物活性藥物的手性骨架提供了一種替代的綠色方法。
圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
標(biāo)題：Photoenzymatic Enantioselective Synthesis of Oxygen- Containing Benzo-Fused Heterocycles
作者：Changtong Zhu, Zhenbo Yuan,* Zhiwei Deng, Dejing Yin, Yan Zhang, Jingwen Zhou,* and Yijian Rao*
鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202311762
