通过构建给定反应的产物作为下一个反应的底物的人工级联反应，化学家们能够模拟生物体中的有效代谢途径以制造复杂分子。以这种方式，不同催化体系的合成能力可以结合在一起协同工作，并能够从简单且容易获得的非手性起始材料中获得富含对映体的化合物。尽管酶和小分子催化之间具有相对相似性，但涉及有机和生物催化的级联过程的实例在文献中仍然很少。此外，这些报道仅限于由脯氨酸基催化剂（PBC）促进的烯胺催化作用（aldol或Mannich型反应）与脂肪酶（CaLB）、酮还原酶（KREDs）和转氨酶（TAs）的组合，以获得手性氨基醇、二醇、内酯或环。
图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.
手性γ-硝基酮和醇是合成不同活性药物成分的重要组成部分，可通过亚胺催化硝基甲烷在α, β-不饱和羰基化合物上的不对称Michael加成有效合成。最近的研究表明，该反应也可以通过使用不同的生物催化剂（如碳连接酶和互变异构酶）的酶催化进行，或使用具有非天然辅因子的人工酶来实现亚胺催化。然而，使用脯氨醇和硫脲基有机催化剂仍然是优选的方法，因为它们已被证明是通过双功能机制实现这种转化的非常有效的工具，该双功能机制涉及通过亚胺离子形成的羰基活化和通过氢键相互作用的硝基活化。有鉴于此，Spanish National Research Council的Juan Mangas-Sánchez团队设想通过结合优异选择性的氨基催化不对称C-C键形成反应和高效酮还原酶立体选择性催化还原羰基化合物，将这两个催化反应过程在同一容器中顺序组合，获得合成相关的手性γ-硝基醇。
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该研究从市售苯甲醛衍生物起始，通过Wittig反应、手性硫脲催化的不对称共轭加成以及酮还原酶介导的还原反应一锅三步化学酶级联组合，以中等至优异的总分离产率（36–80%）和高的非对映体和对映体比率（高达97∶3）获得相应的目标化合物。这代表了通过亚胺离子活化的有机催化不对称共轭加成和由酮还原酶催化的生物还原步骤的组合的第一个实例。
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参考文献：Stereoselective Three-Step One-Pot Cascade Combining Amino- and Biocatalysis to Access Chiral γ-Nitro Alcohols
Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: doi.org/10.1002/ange.202209159
原文作者：Christian Ascaso-Alegre, Raquel P. Herrera, and Juan Mangas-Sánchez*
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