［本站讯］近日，《德国应用化学》（Angew）在线发表“One-Pot Biocatalytic Conversion of Chemically InertHydrocarbons into Chiral Amino Acids through Internal Cofactorand H2O2Recycling”，该研究提出了一种新的多酶级联转化系统，在环境友好的条件下完成化学惰性烃向手性氨基酸的转化，成功实现传统有机合成中极具挑战性的转化。山东大学微生物技术国家重点实验室教授陈辉、李盛英为文章通讯作者，硕士研究生王爱文为文章第一作者。

惰性烃因其C-H键普遍具有高键能和键解能，在绿色温和条件下活化仍较困难，工业上并不将其作为化工基本原料，而是作为燃料通过燃烧提供能量。但如果能将惰性碳氢化合物转化为结构更复杂、附加值更高的中间体和精细化学品，以实现这些碳氢化合物的综合利用，对于实现分子合成多样性、扩大石化产品版图具有重要意义。手性氨基酸是一种广泛应用于食品、农业、制药、化妆品和饲料工业的化学物质。但实现惰性烃的深度转化仍面临两个重大挑战：一是碳氢化合物中C-H键在温和条件下的选择性活化；二是实现复杂转化路线的灵活设计。

本研究提出了一种新的多酶级联转化系统，在温和条件下成功将化学惰性碳氢化合物转化为高光学纯度的手性氨基酸。该系统以庚烷的多酶级联转化为模型，通过两次借氢循环和H2O2原位生成利用，以氧气为氧化剂、铵为氨基供体，最终实现化学惰性庚烷向(S)-2-氨基庚酸的转化。

研究中的多酶级联反应通过两个连续的功能模块实现。模块一是庚烷的两步区域选择性C-H键氧官能化，采用基于借氢循环的NADH再生方法实现庚烷末端C-H键氧官能化，生成庚酸。利用H2O2原位生成与消耗策略实现庚酸α-碳的C-H键氧官能化，证明原位生成的H2O2足以驱动庚酸α-羟基化反应，并且反应充分，庚酸全部转化为2-羟基庚酸。模块二是2-羟基庚酸的不对称还原胺化反应，再次利用基于借氢循环的NADH再生方法驱动还原胺化，于α-碳上引入氨基，实现从2-羟基庚酸到(S)-2-氨基庚酸的转化，最终(S)-2-氨基庚酸浓度达4.57 mM。

研究以庚烷的多级酶联转化为模型，基于庚烷到(S)-2-氨基庚酸的成功转化，进一步选择5种脂肪烃或芳香烃作为起始底物合成手性氨基酸。除2-甲基戊烷外，所有化学惰性烃都转化为相应的手性氨基酸，并且所得手性氨基酸对映体过量值(eep)均大于99%。

本研究开发的多酶级联惰性烃深度转化系统能够以一种环保、温和的方式综合转化和利用石油原料中的惰性碳氢化合物。使用低浓度NADH（50µM）即可完成借氢循环推动反应进行。并且反应中使用的H2O2不是来自外部添加，而是在原位生成后作为氧化剂被消耗，这种方法简化了人工添加H2O2的操作过程，并且提高了转化的原子经济性。该转化系统有潜力超越传统的有机合成方法，更有效地满足绿色化学的要求。