P-450單加氧酶被譽為通用的生物催化劑，能在常溫下實現(xiàn)一系列具有挑戰(zhàn)性的反應(yīng)。然而，P-450穩(wěn)定性差，分離純化困難，價格昂貴，同時底物適用面窄和反應(yīng)量通常難以擴(kuò)大，導(dǎo)致難以推廣應(yīng)用。10月1日，南京師范大學(xué)化科院博士生導(dǎo)師、教授韓維帶領(lǐng)的課題組在細(xì)胞色素P-450單加氧酶仿生催化氧化領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展，在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表。
發(fā)展P-450的仿生催化劑或催化體系，實現(xiàn)其催化作用，特別是實現(xiàn)高效和高選擇性烴的氧化反應(yīng)，一直是化學(xué)家們夢寐以求的目標(biāo)。
酚是全球緊俏的化學(xué)品，廣泛應(yīng)用于藥物、農(nóng)用化學(xué)品、染料和功能材料等的合成。最為理想的合成酚的方法是選擇性催化非導(dǎo)向的苯環(huán)碳-氫的直接羥基化，然而理想的反應(yīng)過程被列為催化領(lǐng)域十大挑戰(zhàn)性難題之一。
韓維介紹，課題組的該項研究成果基于生物催化劑P-450活性中心結(jié)構(gòu)，突破前人仿生催化設(shè)計配體的認(rèn)識和局限性，設(shè)計合成了新型催化劑BCPOM/Fe，首次成功實現(xiàn)了非導(dǎo)向的芳碳-氫鍵氧化羥基化，具有優(yōu)良的選擇性和活性，適用于惰性缺電子芳香底物，氧化敏感基團(tuán)兼容性好，能用于天然產(chǎn)物和藥物分子的后期修飾以及代謝產(chǎn)物的合成，甚至能實現(xiàn)芳碳-氫的多重羥基化合成多酚。
他表示，機(jī)理研究表明，該仿生催化過程類似于P-450生物催化芳碳-氫鍵氧化羥基化過程。該仿生催化劑取得了比P-450生物催化氧化芳環(huán)更廣的底物適用范圍和可比的反應(yīng)選擇性，以及更好的實用性，不僅解決了非導(dǎo)向的芳碳-氫鍵氧化羥基化的難題，為非導(dǎo)向芳碳-氫鍵的官能團(tuán)化奠定了重要基礎(chǔ)，更為設(shè)計高效仿生催化劑提供了全新的思路，同時也有助于生物催化過程的研究。(通訊員 徐翎 記者 金鳳)
關(guān)鍵詞： 新型催化劑 P-450單加氧酶 生物催化劑 細(xì)胞色素P-450
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