Chemoselective, Enzymatic C–H Bond Amination Catalyzed by a Cytochrome P450 Containing an Ir(Me)-PIX Cofactor

化学 胺化 化学选择性 硝基苯 基质(水族馆) 叠氮化物 卟啉 组合化学 立体化学 催化作用 有机化学 海洋学 地质学
作者
Paweł Dydio,Hanna M. Key,Hiroki Hayashi,Douglas S. Clark,John F. Hartwig
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:139 (5): 1750-1753 被引量:173
标识
DOI:10.1021/jacs.6b11410
摘要

Cytochrome P450 enzymes have been engineered to catalyze abiological C–H bond amination reactions, but the yields of these reactions have been limited by low chemoselectivity for the amination of C–H bonds over competing reduction of the azide substrate to a sulfonamide. Here we report that P450s derived from a thermophilic organism and containing an iridium porphyrin cofactor (Ir(Me)-PIX) in place of the heme catalyze enantioselective intramolecular C−H bond amination reactions of sulfonyl azides. These reactions occur with chemoselectivity for insertion of the nitrene units into C−H bonds over reduction of the azides to the sulfonamides that is higher and with substrate scope that is broader than those of enzymes containing iron porphyrins. The products from C−H amination are formed in up to 98% yield and ∼300 TON. In one case, the enantiomeric excess reaches 95:5 er, and the reactions can occur with divergent site selectivity. The chemoselectivity for C–H bond amination is greater than 20:1 in all cases. Variants of the Ir(Me)-PIX CYP119 displaying these properties were identified rapidly by evaluating CYP119 mutants containing Ir(Me)-PIX in cell lysates, rather than as purified enzymes. This study sets the stage to discover suitable enzymes to catalyze challenging C–H amination reactions.
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