图 新型光-酶催化远程C–H/C–C键不对称酰化体系
在国家自然科学基金项目（批准号：22277053、223B2703）等资助下，南京大学黄小强团队联合南京工业大学江凌团队在光-酶催化领域取得进展。团队将氮中心自由基（NCR）介导的自由基远程重定位策略引入生物催化体系，实现了远程C–H/C–C键的高对映选择性酰化转化。相关工作以“Photobiocatalytic radical repositioning for enantioselective acylation of remote C–C/C–H bonds”为题，于2025年11月3日在线发表于《自然·催化》（Nature Catalysis）期刊，论文链接：https://doi.org/10.1038/s41929-025-01435-1。
近年来，融合可见光氧化还原催化与生物催化的“光-酶催化”策略迅速崛起，为拓展酶的催化机制开辟了新路径。尽管光-酶催化已在脱羧、氢官能团化等反应中取得重要进展，如何实现远程及惰性C–H/C–C键的选择性活化，仍是当前该领域的核心挑战。自由基重排作为有机化学中实现远程C–H/C–C键活化的经典方法，诸如Hofmann–Löffler–Freytag反应和Barton反应，在生物体系中的应用极为有限。若能够借助化学生物学的交叉融合思路，将自由基重排这一化学策略“移植”至酶催化体系中，则有望进一步扩展酶的催化功能，并实现传统化学手段难以达成的远程自由基立体化学控制。
研究团队通过提出“自由基重定位+酶催化”协同策略，利用可见光激发生成氮中心自由基，经1,n-氢原子迁移或碳碳键断裂实现自由基的远程重定位，得到远端碳自由基，进而在酶活性位点内完成高立体选择性自由基交叉偶联。此方法突破了传统酶催化局限于近端位点活化的模式，成功实现了氮原子δ、ε、ζ甚至η位远程C–H/C–C键的高对映选择性酰化，共合成43种含远程羰基的手性腈类和酰胺类化合物，最高对映体比值达99.5:0.5。该反应条件温和、体系绿色环保，无需额外金属光敏剂，展现出良好的底物适用性和规模化应用潜力。
团队结合分子动力学模拟与自由基捕获实验等方法，阐明了自由基重定位机制，并揭示了酶活性中心在实现高立体选择性中的精细调控作用。该研究不仅为开发远程C–H/C–C键的选择性官能化提供了可行策略，也为手性化学品的高效、绿色合成提供了酶催化工具。