Una acilación radical enantioselectiva enzimática impulsada por la luz

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis
• Química orgánica
• Ingeniería de enzimas

Sus antecedentes:

• Las enzimas sobresalen en la catálisis estereoselectiva, pero el control de las reacciones radicales está por detrás de los métodos químicos.
• Las enzimas dependientes de tiamina difosfato (ThDP) inspiraron carbenos N-heterocíclicos (NHC), pero no se han utilizado en reacciones radicales asimétricas.
• La generación de radicales biocompatibles es limitada ya que los sistemas biológicos a menudo evitan los radicales reactivos.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar una enzima dependiente de ThDP para la transferencia de radicales acilo estereoselectiva.
• Desarrollar un método de transformación radical asimétrico general y biocompatible.
• Combinar la biocatálisis con la catálisis organofotoredóxica para el control de los radicales.

Principales métodos:

• Ingeniería de proteínas de una liasa dependiente de ThDP en una aciltransferasa radical (RAT).
• Utilizando la catálisis organofotorredóxica para generar radicales cetilo derivados de ThDP unidos a la enzima.
• Acoplamiento cruzado de radicales cetilo con radicales alquilo procirales para la síntesis asimétrica.

Principales resultados:

• Se ha reutilizado con éxito una enzima dependiente de ThDP como una aciltransferasa radical estereoselectiva (RAT).
• Se obtiene una alta enantioselectividad (hasta el 97% e.e.) en la síntesis de diversas cetonas quirales a partir de aldehídos.
• Se ha demostrado una nueva estrategia de catálisis dual enzimática/fotocatálisis para el control de los radicales.

Conclusiones:

• Amplió el alcance de la biocatálisis a la química de radicales asimétricos.
• Proporcionó una estrategia enzimática única para controlar los radicales reactivos.
• Desarrolló una herramienta complementaria a los métodos químicos existentes para la síntesis quiral.