通过有机催化剂、过渡金属催化剂能够对反应的立体选择性、区域选择性、环选择性进行控制，自然界中通过酶催化能够实现类似过程，其中成环酶能够催化成环反应，但是人们对其反应选择性具体实现过程仍没有深入理解。有鉴于此，基于前期对多功能成环酶LepI的相关研究，加州大学洛杉矶分校K. N. Houk、唐奕，上海有机化学研究所周佳海等报道了两种同族周环酶的催化反应，其中一种能够催化未在生物学中发现的Alder-烯烃反应，另外一种能够进行立体选择的Diels-Alder加成反应。通过计算模拟，作者对通过设计突变酶（mutant enzyme）实现了周环反应选择性在Alder-烯烃、Diels-Alder加成反应之间调控。作者通过计算化学、体外生物化学反应、酶和反应物结合的晶体结构、突变研究等方法对成环反应进行深入研究。

本文要点：

（1）

作者根据以往的相关研究，认为该反应可能通过quinone methide（QM）中间体进行，计算化学计算合成pyridoxatin过程中的核心组分过程中，无酶参与条件中，过渡态能量的值中Alder-烯中间体的吉布斯自由能-27 kcal mol^-1，氧杂Diels-Alder成环反应的吉布斯自由能-38 kcal mol^-1，因此基于化学反应的选择性中，通过Alder-烯的反应过程比Diels-Alder反应更难以实现。

（2）

在成环酶的作用中，该反应选择性能够实现Alder-烯过程，说明成环酶能够显著调控反应选择性。并且，作者发现在Pdxl，Adxl，Modxl成环酶中，能够选择性进行Alder-烯反应；在Epil，Upil，Hpil成环酶中，选择性进行氧杂Diels-Alder反应。

参考文献

Masao Ohashi, Cooper S. Jamieson, Yujuan Cai, Jiahai Zhou*, K. N. Houk* & Yi Tang* et. al. An enzymatic Alder-ene reaction, Nature 2020, 586, 64-69

DOI: 10.1038/s41586-020-2743-5

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2743-5