季碳中心是天然存在的具有生物活性的化合物和藥物成分中的重要結(jié)構(gòu)單元。由于碳取代基之間的空間位阻，季碳中心立體構(gòu)象是難以控制的?；瘜W上合成季碳中心結(jié)構(gòu)的方法包括基于過渡金屬和有機催化劑催化的克萊森重排和D-A反應。相較之下，生物催化具有高立體選擇性、反應條件溫和、綠色可持續(xù)性等優(yōu)點，發(fā)展生物催化形成季碳中心結(jié)構(gòu)化合物具有重要意義。
圖片來源：J. Am.Chem. Soc.
最近，西班牙Instituto de Química Avanzada de Catalu?a的Pere Clape?s課題組利用大腸桿菌來源的金屬依賴的3-甲基-2-氧丁酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶（KPHMT）催化季碳中心結(jié)構(gòu)的形成。研究其體內(nèi)活性表明，KPHMT能夠通過α-質(zhì)子攫取催化2-氧酸的烯醇化反應，從而形成相應的穩(wěn)定碳負離子。這種烯醇酸鹽可以進攻MTHF的亞甲基基團生成酮泛酸（KP），或者最終作用于醛等其他親電試劑。
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于是，作者篩選了KPHMT催化不同的3,3-二取代2-氧酸和醛的羥醛加成反應。
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與此同時，基于蛋白結(jié)構(gòu)構(gòu)建的七個突變體I212A，I202A，V214G，I202A/I212A，I202A/V214G，I212A/V214G和I202A/I212A/V214G也用于底物的篩選。對大部分底物的高效催化結(jié)合酶的高表達使得KPHMT（Co+）具有制備級合成的價值。
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KPHMT（Co+）催化生成季碳結(jié)構(gòu)結(jié)合化學反應制備2-氧內(nèi)酯和3-羥基酸衍生物。
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以及雙環(huán)內(nèi)酯和酮糖酸型產(chǎn)物。
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此外，還利用KPHMT（Co+）催化反應結(jié)合其他酶一鍋-兩步法制備雙環(huán)內(nèi)酯和酮糖酸型產(chǎn)物。
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參考文獻：Biocatalytic Construction of Quaternary Centers by Aldol Addition of3,3-Disubstituted 2?OxoacidDerivatives to Aldehydes
J. Am. Chem. Soc.
DOI：10.1021/jacs.0c09994
原文作者：Roser Marín-Valls, Karel Herna?ndez, Michael Bolte, Teodor Parella,Jesu?s Joglar, Jordi Bujons, and Pere Clape?s*
