Citocromo P450 de ingeniería para la ciclopropenación enantioselectiva de alquinas internas

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis
• Ingeniería de enzimas
• Síntesis orgánica

Sus antecedentes:

• Las enzimas del citocromo P450 son catalizadores versátiles.
• La síntesis de ciclopropeno es un reto.
• Las reacciones de transferencia de carbenos son importantes en la química orgánica.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una plataforma biocatalítica para la síntesis de ciclopropeno.
• Diseñar enzimas del citocromo P450 para una transferencia eficiente de carbenos a las alquinas.
• Explorar la selectividad de las enzimas diseñadas para diferentes reacciones.

Principales métodos:

• Evolución dirigida de una variante P450 ligada a la serina (P411-C10).
• Ingeniería del linaje enzimático P411 para la acomodación en el sustrato.
• Utilizando variantes de ingeniería P411 para la ciclopropenación, la inserción de carbenos y las reacciones de cicloadición.

Principales resultados:

• Las enzimas P411 diseñadas alcanzaron altas eficiencias (hasta 5760 TTN) y estereoselectividades (> 99,9% ee) para la ciclopropenación de alquinas aromáticas.
• Catalización selectiva de la formación de ciclopropeno, inserción de carbenos o adición de [3+2]-ciclo con una alquina alifática.
• Selectividad de reacción sintonizable demostrada basada en las variantes de la enzima y la estructura del sustrato.

Conclusiones:

• Se estableció una plataforma biocatalítica para la síntesis eficiente y selectiva de ciclopropeno.
• Los catalizadores codificados genéticamente ofrecen un enfoque poderoso para abordar los desafíos de quimioselectividad en la síntesis orgánica.
• Las enzimas P450 diseñadas proporcionan una herramienta versátil para diversas reacciones de transferencia de carbenos.