由一組酶將未活化的烯烴轉化為環丙烷的四個立體異構體–這是生物催化反應的第一個例子，它是由自然界中不存在的血紅素蛋白質進行的。研究人員說，這組生物催化劑可以作為環丙烷產品“綠色”合成的起點。這些產品包括殺蟲劑擬除蟲菊酯和幾種喹諾酮類抗生素。
使用酶來實現有價值的小分子的可持續合成是有用的，特別是在制作過程中。問題是酶只能催化很小范圍的反應。現在，加州理工學院的Frances Arnold研究小組已經證明，他們可以“導入”一些已經由小分子有機金屬催化劑發展到生物學領域的轉變。
Arnold的團隊篩選了一系列天然和工程化的血紅素結合蛋白，稱為鐵卟啉。她的團隊之前已經證明了血紅素蛋白可以被改造成催化苯乙烯基烯烴與重氮乙酸乙酯的環丙烷化反應。這一次，他們專注于在立體合成中使用未活化的烯烴和缺電子烯烴，在這種合成中，一組互補的催化劑可以生成產品的所有可能的立體異構體。不同的立體異構體在篩選候選藥物時具有重要的意義，具有非常不同的生物活性。
研究小組增強了血紅素產生酶的能力，這些酶可以催化烯烴通過卡賓轉移轉化為環丙烷。在合成化學中廣泛使用，這種反應在自然界中并不為人所知。研究小組報告說，在溫和的水溶液中，在細菌中表達的血紅素蛋白催化環丙烷化反應。通過利用蛋白質固有的序列多樣性，他們能夠有選擇地獲得產品的每一個可能的立體異構體。
雖然其他工作表明，這種環丙烷化反應是可以做到的，這些工作的重點一直是使用活性苯乙烯烯醇。美國斯克里普斯研究所的Renata 他解釋說，在與脂肪族烯烴的反應方面，已經有了一些進展，但它們往往需要將輔助因子中的金屬從鐵轉變為其他替代物，從而使這個過程不完全遺傳編碼。這項研究是新穎的，因為Arnold和同事發現，通過挖掘含血紅素蛋白質的天然多樣性，他們可以發現新的生物催化劑，用于非苯乙烯基烯烴的環丙烷化，而無需改變金屬的特性。
然而，Renata指出，這個系統可以用于環丙烷產品的可持續合成還有一段路要走。實現的更替令人印象深刻，但可能還不夠高，無法實際用于過程制造環境。但酶的進一步工程可以解決這個問題–這只是時間問題。
化學慧定制合成事業部摘錄
