手性胺广泛存在于许多医药中间体、农用化学品、天然产物和功能性材料单体中,且许多不对称催化方法可用于其合成。其中,不对称还原胺化(ARA)在C-N键的构建中起着举足轻重的作用。例如,苏沃雷生(催眠药)、西格列汀(抗糖尿病药)、舍曲林(抗抑郁药)、艾司西酞普兰(抗抑郁药)、左布比卡因(麻醉剂)、卡巴拉汀(治疗痴呆)都是通过至少一个还原胺化步骤合成的高值药物分子(图)。NAD(P)H依赖的胺脱氢酶(AmDHs)、亚胺还原酶(IRED)和还原胺化酶(RedAms)等由于可利用有机胺和无机胺供体及广泛的底物谱(如醛、酮、酮酸或酮酯类底物),近年来受到了重点关注,其催化的还原胺化反应已成为手性胺类分子最重要的合成方法之一。
近日,中国科学院天津工业生物技术研究所生物催化研究中心在Chem. Soc. Rev.发文综述了AmDH、IRED和RedAm酶的发现、设计改造以及在药物中间体合成方面的应用,并全面阐述了近年来国内外研究者对该领域先进酶工具箱的开发,多样化新颖合成路线的设计,以及大规模工业酶应用的研究。该综述通过对NAD(P)H依赖酶催化还原胺化反应研究历程的梳理,对学术界及工业界在本领域相关研究的概述,对工业酶应用面临的机遇和挑战的思考,促进领域科技研发人员对于酶促还原胺化反应的深入理解,并为未来的工业化应用提供思路。最后,对新兴技术如人工智能、高通量筛选、连续流酶催化工艺等技术在酶催化还原胺化领域的应用进行了探讨和展望。
该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、天津市合成生物技术创新能力提升行动的支持。中国科学院天津工业生物技术研究所袁波副研究员为论文的第一作者及通讯作者,曼彻斯特大学Nicholas J. Turner教授及中国科学院天津工业生物技术研究所孙周通研究员为共同通讯作者。
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基于还原胺化反应合成的手性胺类药物中间体