近日，中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称天津工业生物技术研究所）研究员领导的生物催化与绿色化工团队，在亚胺还原酶催化动态动力学拆分还原胺化合成双手性中心N-取代氨基酰胺和氨基酯研究中取得新进展，为这类重要手性化合物的绿色高效合成提供了新方法。

据悉，手性N-取代氨基酰胺和氨基酯是多种药物和农药的关键结构单元，例如抗癫痫药物布瓦西坦。该类化合物尤其是含多个手性中心的N-取代氨基酰胺/氨基酯的高效不对称合成一直存在挑战。传统化学合成方法往往依赖苛刻反应条件或贵金属催化剂，且难以精确控制α-取代醛与氨基酰胺/氨基酯还原胺化过程中的立体选择性。因此，开发环境友好、高效高选择性的合成方法具有重要意义。

天津工业生物技术研究所的生物催化与绿色化工团队长期致力于亚胺还原酶的发现、改造与应用研究，相关成果已在多个国际学术期刊发表。在近期工作中，研究人员以3-甲酰基己酸乙酯与(S)-2-氨基丁酰胺为模型反应，通过对亚胺还原酶酶库的筛选及蛋白质工程改造，获得了催化性能显著提升的突变酶IR104-D191E/L195I/E253S/M258A，该突变体的催化效率较野生型酶提高了102倍。

利用该工程酶，团队成功实现了抗癫痫药物布瓦西坦前体的克级规模制备，并合成了17种具有双手性中心的N-取代氨基酰胺/氨基酯类衍生物，反应的非对映选择性最高达99:1，产率最高达96%。这些产物可进一步转化为γ-和δ-内酰胺类化合物。通过晶体结构分析与分子动力学模拟，研究人员揭示突变酶活性提高的机制源于酶与辅酶NADPH及底物之间相互作用的优化。该研究为双手性中心N-取代氨基酰胺/氨基酯及相关内酰胺的高效、绿色不对称合成提供了新的生物催化策略，拓展了亚胺还原酶在动态动力学拆分还原胺化反应中的应用范围。目前，该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、天津合成生物技术创新能力提升行动和中国博士后科学基金等项目支持。

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