西安交通大學何剛教授課題組在有機光電材料研究領域取得重要進展

受天然光合作用電子傳遞過程的啟發，光生物催化將光催化與酶催化耦合，形成協同體系，能夠在溫和且環保的條件下合成手性藥物和精細化學品等復雜分子。光催化劑在光生物催化中起核心作用，通過光誘導的電子轉移、輔因子的再生或直接激活酶促反應來驅動酶催化過程。盡管光催化劑已被用于再生輔因子并實現光驅動的不對稱合成，但光催化劑在生理條件下的不穩定、光催化劑與酶之間電子轉移效率低下、光催化劑可能導致的酶失活等問題仍然限制了光生物催化體系的實際應用。因此，如何通過增強光催化劑穩定性、優化電子傳遞通道、改善各組分相容性等方法，構建新型光生物催化體系，已成為當前該領域亟待解決的關鍵問題。

針對上述問題，西安交通大學前沿院何剛教授課題組以含硒紫精四陽離子銠配位環蕃（SeV-Rh-Box）為基礎，與輔因子自組裝成一種新型超分子人工輔因子（SeV-Rh-Box?NAD+）。研究表明，該超分子人工輔因子在保持與生物體系良好相容性的同時，實現了高效且穩定的光誘導電子傳遞，與醇脫氫酶整合后形成緊湊、光響應且具有仿生特性的光-酶催化體系。瞬態吸收光譜與電化學研究揭示，超分子結構促進分子內定向電子轉移，從而高效再生輔因子并提升整體光催化性能，可在可見光照射下實現藥物分子扁桃酸衍生物的手性合成。該光酶系統展現出高對映選擇性（>87% ee）、優異產物收率（>90%）及超過47,740的周轉數，并以高收率合成了神經藥物后馬托品和心血管藥物環扁桃酯，彰顯出其在光催化不對稱合成中的實際應用價值。該工作成功結合了超分子化學、光催化和生物催化三個領域，不僅拓展了紫精基材料在光酶催化中的應用，也為解決光酶催化體系中長期存在的空間分離與電子轉移效率低下難題提供了新的分子設計思路與理論依據。

以上研究成果以《基于 Green Box 的超分子人工輔因子用于可見光驅動的光酶催化不對稱合成》（Green Box-Based Supramolecular Artificial Cofactor for Visible-Light-Driven Asymmetric Photo-Enzyme Catalysis）為題，發表在國際化學領域權威期刊《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。西安交通大學前沿院博士研究生劉晨晶和李乃垚為本論文共同第一作者，何剛教授、魏文欣副教授、李亞雯助理教授為本論文共同通訊作者，西安交通大學為論文唯一通訊作者單位，這也是該團隊在含主族元素紫精研究中的又一重要突破。

該工作得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金、西安市青年人才托舉計劃、西安交通大學分析測試共享中心及校級高性能計算平臺等的支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c18091

何剛教授課題組主頁：http://gr.xjtu.edu.cn/web/ganghe

來源：西安交通大學