手性砜是有机合成的重要前体，且广泛存在于药物和生物活性分子中。课题组前期研究通过单电子还原引发的光酶催化策略实现了4-甲基苯磺酰氯和α-甲基苯乙烯的立体选择性氢磺酰化反应（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202218140）。但该反应体系需要额外添加辅因子再生系统，不利于反应的大规模应用。而单电子氧化引发的光酶催化策略则可使整个体系更加简单，提高原子经济性，这对推动光酶催化的进一步发展具有非常重要的意义。
基于此，课题组开发了一种由氧化态黄素引发的光酶氧化还原中性自由基氢化磺酰化反应。反应以亚磺酸盐或磺酰肼作为自由基前体，通过聚焦理性迭代突变策略（FRISM）构建老黄酶OYE1的变体H191A，成功实现了非环状烯烃的立体选择性氢化磺酰化反应，并以优秀的产率和立体选择性得到R构型的砜类产物。研究人员探索了该反应的底物适用范围，并通过紫外可见光谱、氘代实验、分子动力学模拟对反应的机制进行解析。该工作为手性砜类化合物的合成提供一类新方法，并进一步扩展了光酶催化的潜在应用范围。
图1 光酶催化自由基介导的立体选择性氢磺酰化反应
图2 底物扩展
相关工作以“Photoenzymatic Redox-Neutral Radical Hydrosulfonylation Initiated by FMN”为题于2024年4月16日发表在《ACS Catalysis》，浙江工业大学为第一单位，文章第一作者为浙江工业大学青年教师蒋林冶、硕士研究生郑丹楠和陈晓阳副研究员，通讯作者为浙江工业大学徐鉴教授、葛璟燕教授和杭州师范大学王志国老师。研究得到了国家自然科学基金（No. 22322705，22171243，22201106）、国家重点研发计划（No.2021YFC2102000）、浙江工业大学启动基金（No.2020105009029）等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.4c00350