近日，化材学院赵宝国教授和肖晓教授团队在基于维生素B6的仿生催化中取得新的研究成果。团队在羰基催化策略下首次实现了苏氨酸醛缩酶的高活性高立体选择性仿生催化模拟，以0.01 - 1.0 mol%的手性吡哆醛催化甘氨酸酯与醛的aldol反应，生成了蕴含结构种类极其广泛的手性β-羟基-α-氨基酯，收率和立体选择性十分优秀（ee值绝大多数在99%以上，dr值绝大多数>20:1）。相关成果以“Asymmetric Biomimetic Aldol Reaction of Glycinate Enables Highly Efficient Synthesis of Chiral β-Hydroxy-α-Amino Acid Derivatives "为题发表在《Nature Catalysis》上。上海师范大学为第一署名单位，20级博士生梁撼宇为论文第一作者，赵宝国教授和肖晓教授为论文共同通讯作者。
酶促生物转化生成的化合物，其结构特性蕴含着天然的高生物活性潜能。例如，苏氨酸醛缩酶（threonine aldolase）催化甘氨酸与醛的aldol反应，其产物β-羟基-α-氨基丁酸（苏氨酸）是上市药物、天然产物和高活性潜药分子中极其普遍存在的结构单元。尽管手性β-羟基-α-氨基酸的生物活性高且应用十分广泛，由于酶的特异性和化学合成的低效性，此类化合物的高效合成一直以来是生物和化学领域中共同存在的一个长期挑战。我院赵宝国教授团队一直以来致力于仿生不对称催化，他们发展了基于维生素B6的羰基催化的有机催化新模式（Science. 2018, 360, 1438；Acc. Chem. Res. 2023, 56, 1097–1117）。在数年的研究攻坚后，团队终获突破，成功实现了苏氨酸缩醛酶催化的这个重要生物反应的仿生模拟，并验证了仿生策略的合成应用性和通用性。
鉴于该反应的罕见的高效性和广谱性，团队尝试将该反应策略应用于高通量多样化不对称合成，利用超过1100种醛类化合物，快速制备出1700多种手性β-羟基-α-氨基酸酯。这是首例不对称合成方法学应用在高通量性质的平行合成中，体现了该方法的高度稳定性和通用性。丰富的手性β-羟基-α-氨基酸酯库的建立为新药分子的创制和AI指导化学反应的数据收集提供了宝贵的物质和数据基础。
上述研究工作得到了国家自然科学基金委、上海市科委、上海师范大学、上海市仿生催化前沿科学研究基地和上海绿色能源化工工程技术研究中心等资金支持。