芳香族化合物的区域选择性羟基化可产生多种中间体，用于合成许多有价值的精细化学品、生物活性化合物、药物和聚合物，但通常缺乏有效的催化剂。有鉴于此，新加坡国立大学李志团队报道了一组P450BM3突变体被开发为间烷基酚1a-e对羟基化的独特催化剂，该催化反应通过高区域选择性（91−99%）和转换率（95%−99%）分别来生产相应的有价值的间烷基苯-1,4-二醇2a−e。
图片来源：ACS Catal.
该研究是基于蛋白晶体结构和底物对接的理性设计，通过定点突变对P450BM3的底物结合口袋和通道进行重塑，获得P450BM3单加氧酶的蛋白质工程化突变体R47I/A82F/A328F、R47L/Y51F/F87V/L188P/I401P、R47I/Y51F/F87V、R47L/Y51F/F87V/L181Q/L188P/I401P和R47I/F87V/L188P，这些突变体对间烷基酚1a−e的对羟基化反应具有良好的催化效率（kcat/KM为234−381mM−1min−1）。
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此外，通过底物分子对接和结构模拟为已获得的P450BM3突变体增强区域选择性和活性的理解提供了一些见解。分析表明，突变体的催化口袋中血红素氧原子和底物C4碳（p位）之间的距离比野生型的短。利用大肠杆菌细胞共表达单个P450BM3突变体和葡萄糖脱氢酶GDH，证明了间烷基苯的制备性生物羟基化，从而高产率地合成了有用且有价值的间烷基苯-1,4-二醇2a−e。
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参考文献：Engineering P450 Monooxygenases for Highly Regioselective and Activep‑Hydroxylation of m‑Alkylphenols
ACS Catal. 2022, 12, 5939−5948
原文作者：Ren-Jie Li, Kaiyuan Tian, Xirui Li, Anand Raghavendra Gaikaiwari, and ZhiLi*
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