开发新型化学酶从而将化学催化作用和生物酶的选择性结合，用于合成非外消旋的手性化合物的技术受到了广泛关注。但是目前的化学酶催化反应系统中难以在一个酶中进行多个化学反应，此外开发氧化还原酶的协同化学酶反应受到限制，因为该体系中需要应用昂贵的不稳定的化学计量比的烟酰胺（nicotinamide）辅助。因此，伊利诺伊大学香槟分校赵惠民等报道了光辅助化学还原酶反应体系，通过光引发电子转移PET（photoinduced electron transfer）反应和光敏化能量转移反应PEnT（photosensitized energy transfer reaction）过程结合到一锅反应中，实现了生物活性手性分子的合成。作者发现，在这个反应体系中，通过PET过程氧化还原酶得以重生，并且该过程无需外部辅酶分子。同时，酶还原/光催化能量转移协同过程能持续的通过将无反应性的烯烃异构体转化为反应性较强的异构体进行持续补充。这个酶/光催化体系实现了对E/Z混合烯烃转化为对映性纯的产物，并且无需昂贵的不稳定的化学计量比的烟酰胺（nicotinamide）。此外，这种酶催化对映选择性还原反应和光催化外消旋反应、其他副反应进行竞争性反应，实现了生成单一的对映纯氢化产物。作者认为这种光协同化学酶催化反应系统在生物质相关/石油化工相关烯烃的不对称合成中展现了较大的潜力。
反应优化。通过2-苯基-2-丁烯二酸二甲酯作为反应物，0.5 % YersER酶作为酶催化剂，9.4 % FAD和1 % Ir作为光催化剂，加入EDTA作为电子给体，在缓冲溶剂中和蓝光光照条件中，在N2气氛和室温中反应，实现了88 %的转化率和99 %的ee反应产物选择性。
反应机理。光引发的电荷转移循环：蓝光照射中FAD激发，同时对反应物进行氢化反应，但是得到的是外消旋烷基产物。当光引发电荷转移/酶催化协同催化体系中，蓝光照射作用中FAD激发并对ER_FMN进行氧化还原，随后，还原后的ER_FMNH-对反应物烯烃分子进行还原，借助酶的立体选择性控制实现了对烷烃产物的立体结构控制。与此同时，蓝光催化剂能够将通过能量转移过程外消旋立体结构烯烃分子中无反应活性的烯烃异构为有反应活性的烯烃分子。
参考文献
Yajie Wang, Xiaoqiang Huang, Jingshu Hui, Lam Tung Vo, and Huimin Zhao*
Stereoconvergent Reduction of Activated Alkenes by a Nicotinamide Free Synergistic Photobiocatalytic System, ACS Catal. 2020
DOI：10.1021/acscatal.0c02489
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02489
