手性胺类化合物在药物、天然产物等领域至关重要，其中环己亚基结构因其独特的双键构象受限展现出轴手性特征，在药物研发（如FAAH抑制剂）中潜力巨大。然而，其光学纯合成仍然依赖传统手性拆分，不对称合成面临远程立体化学控制和同时高效制备R或S构型的两大挑战。近日，中国医学科学院/北京协和医学院医药生物技术研究所付海根课题组利用亚胺还原酶（IREDs），成功实现了环己亚基轴手性胺的高效、高选择性不对称合成（图1）。
图1. 生物催化合成轴手性环己亚基轴手性胺 作者首先进行对映互补IREDs的筛选与优化。以亚苄基环己酮（1a）与烯丙胺（2a）为模板反应，经筛选酶库，发现IRED-08和IRED-15可以80%的产率与99:1 er催化生成(R)-3；IRED-27则以84%的产率与1:99 er生成(S)-3。条件的系统优化后，IRED-08和15产率分别提升至91%与94%，IRED-27的产率提升至97%，同时均保持立体选择性（图2）。 图2. 模板反应筛选与优化 底物谱拓展方面，对于胺谱，多种一级胺，如短链脂肪胺、取代苄胺、杂环胺等（3-17）均能高效转化（产率高达99%，er高达99:1或1:99）；但对二级胺或芳香胺兼容性有限。对于亚烷基环己酮谱，引入非离子表面活性剂TPGS-750-M显著改善疏水性底物溶解度，成功拓展至取代芳基、烷基等多种取代基的亚烷基环己酮（18-30），获得良好的产率和对映选择性（图3）。此外，还进行代表性化合物的克级合成，验证了该IREDs催化体系的合成潜力。 图3. 底物范围拓展 远程立体选择性机理阐明。通过蛋白晶体学与分子对接研究，揭示了IREDs实现远程立体控制的机理（图4）。对于IRED-15，前手性亚胺中间体31的苯基嵌入由M214、W210等形成的疏水口袋，烯丙基位于L176和M239间的空腔，促使底物以pro-R构象的si-面接受NADPH的氢负转移，生成(R)-3。同样，IRED-27，亚胺中间体31以pro-S构象的re-面接受氢负转移，生成(S)-3。此外，定点突变（IRED-15的D172N和IRED-27的Y165F）酶活显著下降，表明D172（IRED-15）和Y165（IRED-27）在IREDs催化循环中作为关键质子供体的发挥重要作用。 图4. 结构及机理解析 总之，该研究建立了一种高效、对映发散的生物催化方法用于环己亚基轴手性胺的不对称合成。本文通过筛选获得立体选择性互补的IREDs酶，成功实现了目标产物的高效合成，为这类独特手性骨架在药物、材料中的应用奠定了基础。相关成果在Angew. Chem. Int. Ed.上发表，协和药生所研究生李可庭、上海有机所刘臻为本文的共同一作，上海有机所林亮、房鹏飞及协和药生所付海根研究员为共同通讯作者。 论文信息 Imine Reductase–Catalyzed Remote Stereocontrol for Enantiodivergent Synthesis of Cyclohexylidene-Based Axially Chiral Amines Keting Li, Zhen Liu, Dr. Bin Wang, Dr. Ling Huang, Luyao Yu, Zitian Zhou, Prof. Liang Lin, Prof. Pengfei Fang, Prof. Haigen Fu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202500572
