含磷化合物对所有已知的生命形式都至关重要，有机磷化合物是生物活性化合物的重要来源，包括酶抑制剂、抗生素和植物调节剂等。
图片来源：Chem. Sci.
有鉴于此，University of Rochester的Rudi Fasan课题组发展了一种在作为卡宾前体的膦基重氮化合物存在下促进高度非对映选择性和对映选择性烯烃环丙烷化的生物催化策略。
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基于前期成功开发的用于与受体重氮化合物进行环丙烷化反应的血蛋白催化剂，该研究利用Seyferth-Gilbert试剂二甲基（重氮乙基）膦酸盐作为卡宾供体，用于含磷环丙烷的生物催化构建。通过测试了七种不同血红蛋白催化苯乙烯和二甲基（重氮乙基）膦酸盐的模式反应，结果发现，肌红蛋白突变体Mb(H64G, V68A)具有最佳产率和转化率得到反式-(1S, 2R)产物。
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随后，利用该方法对多种烯烃底物进行催化，能够以高立体选择性和高效转化率生成对应的反式-(1S, 2R)膦酰基官能化环丙烷产物。
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同时，这种方法能够在制备规模（即克级）上高效转化多种乙烯基丁二烯底物，de和ee值高达99%。
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此外，在开发了合成反式-(1S, 2R)环丙基膦酸酯的通用生物催化剂之后，作者扩大了初始筛选催化剂的范围，利用前期研究中设计的用于苯乙烯和EDA的对映异构环丙烷化“RR”系列突变体，筛选出能够高立体选择性和高效转化率生成反式-(1R, 2S)产物的突变体RR4。
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最后，该研究还通过对该催化反应的机理研究，揭示了导致该反应本质上比之前研究的血蛋白催化烯烃与重氮乙酸乙酯环丙烷化更具挑战性的因素。总之，这项工作扩大了合成有用的酶催化转化的范围，并为涉及非经典卡宾供体试剂的非生物卡宾转移反应的金属蛋白催化剂的开发铺平了道路。
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参考文献：Highly stereoselective and enantiodivergent synthesis of cyclopropylphosphonates with
engineered carbene transferases
Chem. Sci.
DOI: 10.1039/d2sc01965e
原文作者：Xinkun Ren, Ajay L. Chandgude, Daniela M. Carminati, Zhuofan Shen, Sagar D. Khare and Rudi Fasan *
