on style="white-space: normal; text-indent: 2em;">环尺寸操纵已成为一种将现有的环结构转化为扩环或缩环化合物的强有力策略，而这是常规合成方法难以实现的。对于含氮杂环，一种可能的扩环策略是通过形成叶立德铵来诱导[1,2]-{attr}3188{/attr}重排，从而导致一个碳环的扩环。通过卡宾插入将环扩张策略应用于现成制备的氮杂环丙烷的不对称单碳同系物将是氮杂环丙烷对映选择性合成的一个有吸引力的新入口。然而，这种方法带来了两个主要的选择性挑战。第一是中间体叠氮啶叶立德的固有反应性，在许多情况下，叶立德中间体会经历非常有利的鳌变反应。第二，[1,2]-Stevens重排的双自由基机理使其成为不对称催化的一个具有挑战性的反应类别：几乎没有报道此类反应。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
鉴于此，California Institute of Technology的Frances H. Arnold团队报道了工程化“卡宾转移酶”催化氮杂环丙烷的对映选择性单碳扩环，使氮杂环丙烷成为一种新的具有天然活性的化合物。卡宾转移酶P411-AzetS是由细胞色素P450BM3进化获得的突变体，P411-AzetS不仅对[1,2]-Stevens重排反应具有完美的立体控制（99:1 er），而且还覆盖了叠氮杂环烯叶立德的固有反应性，即鳌变反应，以执行[1,2]-Stevens重排。
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随后，对该反应进行一系列底物拓展，考察良好的选择性是否可以扩展到其他底物。当该反应在0.5 mmol规模下进行时，可以以75%的产率、1490 TTN、67%的分离产率和99:1 er生成杂氮环丁烷2。该反应也可以从0.5 mmol放大到10 mmol，以1220 TTN、61%产率和99:1 er生成产物2，分离产率为1.44 g（55%分离产率）。因此，该实验结果证明利用该平台进行对映体富集的氮杂环丁烷的克级生产是可行的，并且该活性的扩展可能是不对称合成手性杂环的有力工具。
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参考文献：Biocatalytic One-Carbon Ring Expansion of Aziridines to Azetidinesvia a Highly Enantioselective [1,2]-Stevens Rearrangement
J. Am. Chem. Soc.
DOI: 10.1021/jacs.2c00251
原文作者：David C. Miller, Ravi G. Lal, Luca A. Marchetti, and Frances H. Arnold*
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