Inserción enzimática de nitrógeno en enlaces C-H no activados

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis
• Ingeniería de enzimas
• Química orgánica

Sus antecedentes:

• La funcionalización selectiva de los enlaces alifáticos C-H es crucial para la síntesis química, pero es un desafío.
• La funcionalización enzimática del nitrógeno de los enlaces C-H es actualmente desconocida en la naturaleza.
• Los métodos sintéticos para la aminación/amidación selectiva de C-H son limitados.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevas enzimas para la aminación y amidación selectivas de enlaces C ((sp3) -H no activados.
• Explorar la evolución dirigida para crear transferasas de nitreno nuevas en la naturaleza.
• Establecer una nueva vía bioquímica para la incorporación de nitrógeno.

Principales métodos:

• Evolución dirigida de las transferasas de nitreno que contienen hemo.
• Ensayos enzimáticos con varios sustratos, incluidos el metil- y el etilciclohexano.
• Efectos cinéticos de los isótopos (EIC) y estudios computacionales (simulaciones MD).

Principales resultados:

• Las enzimas evolucionadas demuestran una aminación y una amidación selectivas de los sitios C ((sp3) -H no activados.
• Se ha demostrado la desimetrización de metil- y etilciclohexano con una selectividad divergente.
• Las enzimas evolucionadas exhiben una amplia promiscuidad de sustratos.

Conclusiones:

• Se han desarrollado nuevas transferasas de nitreno capaces de la aminación/amidación selectiva de C-H.
• El mecanismo implica una vía radical gradual con HAT y rebote radical.
• Estas enzimas ofrecen una nueva estrategia bioquímica para sintetizar compuestos que contienen nitrógeno.