通过有机合成方法将烷基链延长是构建有机分子的基本步骤之一。例如Claisen 型缩合反应可在脂肪酸和聚酮化合物的生物合成中即可将链进行延长。此外，迄今也已知有多种金属酶，例如血红素和非血红素铁，可催化 Csp3-Csp3 和 Csp3-Csp2 键的形成。它们可通过氢原子夺取或随后的阳离子产生的自由基而实现烯烃或芳环的捕获。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
有鉴于此，最近也有利用单核铁和 2-氧代戊二酸 (Fe/2OG) 酶来实现 C-H 键的功能多样化反应，其可使天然产物的结构复杂性显著提升。此外，在脱氢磷霉素的生物合成途径中，Fe/2OG 酶可催化去饱和、烷基链延长以及去甲基化反应等。不过，其中三甲基-2-氨基乙基膦酸酯转化为甲基脱氢磷霉素的这种转化是如何发生，却在很大程度上还是未知。
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所以，最近North Carolina State University的Wei-chen Chang教授和Carnegie Mellon University的Yisong Guo教授在J. Am. Chem. Soc.上报道了甲基脱氢磷霉素进行烯烃化使碳链延长的作用机制探讨，对反应中间体的结构进行表征，并使用各种机理探针研究反应发生的途径和机理。
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该研究在过程中发现反应结果会经历一个两步过程，其中第一个反应采用长寿命的 Fe(IV)-oxo 物种来触发 C=C 键生成。而在第二个反应过程中，原位安装的烯烃则能够形成 C-C 键，伴随着 C-N 键断裂和羟基化，从而促进烷基链的伸长和去甲基化过程。
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由此可见，这项工作通过引入金属酶利用的已知 C-C 键形成机制的新途径，实现了扩展Fe/2OG 酶反应库的目标。
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参考文献：Mechanism of Methyldehydrofosmidomycin Maturation: Use Olefination to Enable Chain Elongation
J. Am. Chem. Soc. 2022, jacs.2c01924
原文作者：Xiaojun Li, Shan Xue, Yisong Guo,* and Wei-chen Chang*
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.2c01924
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