实现高效和高选择性在合成化学领域中是非常大的挑战，通过调节类铁血红素酶P_411CHA’，进行活化苄基的C-H键并与N₂反应得到相应的胺，北大Gao yiqin和Yang Lijiang等通过QM/MM（quantum mechanism/molecular mechanism）量子化学方法对该体系中的反应机理。作者通过调节Fe组分FePIX实现了对分子间C-H键胺化反应的理解。该催化反应中包括两步：N₂化学键的活化、氮烯转移。

本文要点：

（1）计算结果显示，P_411CHA’酶能够以高选择性、高活性进行苄基的C-H键活化反应，生成对应的胺基；与之相比，FePIX催化反应中对该反应的活化能较高。P_411CHA’的高催化活性是由于生成B-⁵PR₁和B-³PR₂前体物种，该物种的结构和其相应的过渡态结构能量相近，并显著分别对N₂活化和氮烯转移反应过程的速率提升，同时反应的副产物A82L A78V F263L有助于缩减血红素远端口袋的大小，有助于形成B-⁵PR₁和B-³PR₂。通过抓氢反应过程中的立体位阻作用，P_411CHA’实现了高对映选择性。当反应底物中具有较强的π给电子基团时，P_411CHA’中催化活性能够提高。本文给出了设计生物酶用于高对映选择性的催化C-H键的方法。

参考文献

Juping Wang; Hui Gao; Lijiang Yang*; Yi Qin Gao*

Role of Engineered Iron-haem Enzyme in Reactivity and Stereoselectivity of Intermolecular Benzylic C–H Bond Amination，ACS Catal. 2020, 10, XXX, 5318-5327

DOI：10.1021/acscatal.0c00248

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.0c00248