元素百科为您介绍环丙烷化催化为绿色化学打开了大门。由一组酶将未活化的烯烃转化为环丙烷的四个立体异构体–这是生物催化反应的第一个例子，它是由自然界中不存在的血红素蛋白质进行的。研究人员说，这组生物催化剂可以作为环丙烷产品“绿色”合成的起点。这些产品包括杀虫剂拟除虫菊酯和几种喹诺酮类抗生素。

使用酶来实现有价值的小分子的可持续合成是有用的，特别是在制作过程中。问题是酶只能催化很小范围的反应。现在，加州理工学院的Frances Arnold研究小组已经证明，他们可以“导入”一些已经由小分子有机金属催化剂发展到生物学领域的转变。

Arnold的团队筛选了一系列天然和工程化的血红素结合蛋白，称为铁卟啉。她的团队之前已经证明了血红素蛋白可以被改造成催化苯乙烯基烯烃与重氮乙酸乙酯的环丙烷化反应。这一次，他们专注于在立体合成中使用未活化的烯烃和缺电子烯烃，在这种合成中，一组互补的催化剂可以生成产品的所有可能的立体异构体。不同的立体异构体在筛选候选药物时具有重要的意义，具有非常不同的生物活性。

研究小组增强了血红素产生酶的能力，这些酶可以催化烯烃通过卡宾转移转化为环丙烷。在合成化学中广泛使用，这种反应在自然界中并不为人所知。研究小组报告说，在温和的水溶液中，在细菌中表达的血红素蛋白催化环丙烷化反应。通过利用蛋白质固有的序列多样性，他们能够有选择地获得产品的每一个可能的立体异构体。

虽然其他工作表明，这种环丙烷化反应是可以做到的，这些工作的重点一直是使用活性苯乙烯烯醇。美国斯克里普斯研究所的Renata 他解释说，在与脂肪族烯烃的反应方面，已经有了一些进展，但它们往往需要将辅助因子中的金属从铁转变为其他替代物，从而使这个过程不完全遗传编码。这项研究是新颖的，因为Arnold和同事发现，通过挖掘含血红素蛋白质的天然多样性，他们可以发现新的生物催化剂，用于非苯乙烯基烯烃的环丙烷化，而无需改变金属的特性。

然而，Renata指出，这个系统可以用于环丙烷产品的可持续合成还有一段路要走。实现的更替令人印象深刻，但可能还不够高，无法实际用于过程制造环境。但酶的进一步工程可以解决这个问题–这只是时间问题。