近日，西南大學化學化工學院官智教授、何延紅教授與南寧師范大學黃初升教授開展合作，在國際頂尖化學期刊《德國應用化學》(AngewandteChemieInternationalEdition，)上在線發表了題為“MergingtheNon-NaturalCatalyticActivityofLipaseandElectrosynthesis:AsymmetricOxidativeCross-CouplingofSecondaryAmineswithKetones”（脂肪酶的非天然催化活性與電合成相結合：二級胺與酮的不對稱氧化交叉偶聯）的研究成果。該成果的第一完成單位為西南大學，我校博士研究生龍超久為該論文的第一作者，官智教授為最后通訊作者，何延紅教授、黃初升教授為共同通訊作者。

酶促電合成(Enzymaticelectrosynthesis)結合了酶催化和電化學技術，通過酶和電極之間直接或間接的電子轉移過程催化氧化還原反應，從而獲得所需產物。酶催化通常具有催化效率高，專一性強，立體選擇性好的優勢。有機電合成采用電子作為氧化還原試劑，具有反應選擇性高，條件溫和等特點。因此，酶催化與有機電合成的結合，是一種高效、綠色和清潔的新型合成技術。然而，這種策略很大程度上局限于氧化還原酶的使用，并且主要依賴酶固有的天然活性，使得反應類型、底物范圍和產物的復雜性比較局限。此外，這種方法通常需要昂貴的輔助因子，而輔助因子的再生效率在很多情況下并不高。

近年來，一些酶被發現具有非天然的催化活性(Enzymepromiscuity)，即一種酶可以催化除“天然”反應外的其他化學變化。這極大地拓展了酶催化有機反應的范圍。該研究中，官智、何延紅團隊發展了一種脂肪酶的非天然催化活性與有機電合成相結合的策略，實現了2-取代吲哚化合物與簡單脂肪酮的不對稱氧化交叉偶聯反應。首先，2-取代吲哚在陽極通過介質4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧化物(ACT)被間接氧化，得到關鍵中間體2-取代吲哚-3-酮，接著小麥胚芽脂肪酶催化2-取代吲哚-3-酮與其他簡單脂肪酮的不對稱烷基化反應，以良好的收率和對映選擇性直接合成了多種具有立體季碳中心的2,2-二取代-3-羰基吲哚化合物。作者通過一系列的控制實驗和機理研究，證明了涉及自由基的電化學氧化過程以及脂肪酶的不對稱催化機制。

該工作是酶的非天然催化活性與有機電合成相結合用于不對稱催化的第一個實例。該策略證明了水解酶的非天然催化活性能夠與有機電合成兼容，為除氧化還原酶之外更多種類的酶與有機電合成相結合用于不對稱催化提供了借鑒。西南大學碩士研究生曹歡、趙本坤和譚喻方參與了本研究工作。該研究工作得到國家自然科學基金和重慶市研究生科研創新項目的資助。