虽然在有机分子中广泛存在，C-H键通常被认为不具反应活性、不为化学处理所利用。然而，在强调sp³ C选择性烷基化的重要性和挑战这一背景下，C-H官能化技术的最新进展正逐渐改变这一观点。加州理工学院Frances H. Arnold等人报道了铁基催化剂用于催化卡宾C-H插入反应，从而实现了具有对映、区域以及化学选择性的sp³ C-H键的分子间烷基化。这些催化剂由细胞色素P450酶衍生，是完全细菌基因编码的产物，因此可通过定向进化技术调节其活性和选择性。

这些蛋白质能够活化铁这一最丰富的过渡金属以至能实现以上化学效应的事实为贵金属催化剂提供了一个有力的竞争者，而后者一直以来主导着C-H官能化这一领域。这些实验室制备的酶能在高产率、高选择性的基础上将具有苄基、烯丙基或者α-氨基类C-H键的各种底物官能化。此外，这些酶促进了几种天然产物的精确制备路线的发展。这些酶的天然Fe-血红素辅因子可用来调节sp³ C-H烷基化，这一现象说明各种各样的血红素蛋白是这种非生物转化过程中潜在的催化剂，并将促进新型酶促C-H官能化反应的发展，以应用于化学与合生生物领域。

Zhang R K, Chen K, Huang X, et al. Enzymatic assembly of carbon–carbon bonds via iron-catalysed sp³ C–H functionalization[J]. Nature, 2018.

DOI: 10.1038/s41586-018-0808-5

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0808-5#article-info