开发高活性的立体位阻活性DNA生物催化剂具有较大挑战，目前大连化学物理研究所李灿、中国科学院大学等报道了一种DNA结构催化剂其中包括G（G-quadruplex）和Fe卟啉结构和其在不对称烯烃环丙烷化反应中的催化作用。通过对催化剂的优化，分别实现了+81 %和-86 %的ee值产物，同时反应的TON达到500。Fe卟啉结合到G的5’,3’-端上。反应中通过铁卟啉的卡宾中间体进行反应，本研究为合成高附加值的手性环丙烷产物显示了前景，并且为开发DNA蛋白酶催化剂提供了可行的方案。
本文要点：
（1）反应优化。通过苯乙烯和重氮乙酸乙酯作为反应物，对反应生成手性环丙烷产物的条件进行优化。测试了TBA、mG7A9C、TmC4T等DNA，测试了HeminFeTMPyP4等配体结构，结果显示TmC4T和FeTMPyP4配合的催化体系中没有产物生成，TBA和Hemin的催化体系中产率为10 %，手性ee值为5 %；TBA和FeTMPyP4的催化体系中产率为19 %，手性ee值为19 %，手性ee值为48 %；当催化体系的组成为TmC4T为FeTMPyP4时，产率为60 %，手性ee值为-77 %。分别通过mG7A9C和TmC4T DNA和Fe卟啉（FeTMPyP4）配合，分别实现了+手性产物和-手性产物。
（2）催化反应机理。重氮乙酸乙酯通过重氮C结合到卟啉Fe中心上，随后消除N2分子，形成Fe=C键，并在苯乙烯作用，活化了烯烃化学键，形成了环丙烷结构并从催化位点上脱除。通过自由基DMPO捕获反应测试，发现加入自由基对反应没有显著影响，验证了该反应并不是通过自由基过程进行。对比实验结果显示，当反应中不加入还原剂（Na2S2O4或者NADPH），反应基本上不发生。作者认为结果说明Fe2+为反应催化物种。通过反应原位ESR测试，结果显示在重氮乙酸乙酯存在的情况中，Fe以Fe2+形式存在。
参考文献
Jingya Hao, Wenhui Miao, Yu Cheng, Sheng-Mei Lu, Guoqing Jia, Can Li*
Enantioselective Olefin Cyclopropanation with G-quadruplex DNA-based Biocatalysts，ACS Catal. 2020
DOI：10.1021/acscatal.0c01203
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01203
