生物啟發(fā)（Bio-inspired）的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，即通過設(shè)計(jì)與生物體內(nèi)酶催化活性部分相似的分子模型，開發(fā)與體內(nèi)酶催化相似的新型有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。通過該途徑設(shè)計(jì)的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：溫和、無污染、立體專一性強(qiáng)、快速催化、副產(chǎn)物少、產(chǎn)率高、能耗低等，是綠色化學(xué)的重要體現(xiàn)。
中國科學(xué)院成都生物研究所李光勛副研究員與唐卓研究員通過模擬人體內(nèi)重要的氧化還原酶NADPH，將該酶的活性中心獨(dú)立出來，在活性位點(diǎn)引入烷基，實(shí)現(xiàn)了烷基的遷移。該烷基化試劑能對亞胺以及硝基烯烴進(jìn)行烷基化反應(yīng)，以較高的收率得到烷基化產(chǎn)物。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，該烷基化試劑以獨(dú)特的烷基化方式進(jìn)行，“通過C-C鍵的斷裂實(shí)現(xiàn)C-C鍵的合成”。該研究成果發(fā)表在重要學(xué)術(shù)期刊：Angew. Chem., Int. Ed. (2013, 52, 8432)，Chem.Comm. (2014, 50, 6246)。同時(shí)，該研究被德國著名化學(xué)家Benjiamin List撰文評論，并喻為“有機(jī)格氏試劑”。
葡糖胺-6-磷酸合成酶能將生物體內(nèi)的糖通過一系列的串聯(lián)反應(yīng)變成相應(yīng)的N-乙酰葡糖胺（GlcNAc），該產(chǎn)物是細(xì)菌和真菌細(xì)胞壁構(gòu)建的基本模塊。從中受到關(guān)鍵性的啟發(fā)：α-氨基醛可以通過α-羥基酮得到。但是，要模擬該過程有以下難點(diǎn)：1）α-氨基醛不穩(wěn)定，特別是對于氮上沒有保護(hù)基團(tuán)的α-氨基醛；2）酶催化過程中，是靠分子內(nèi)的羥基捕捉原位產(chǎn)生的醛，而我們需要通過普通的α-羥基酮與芳香胺原位產(chǎn)生醛，并且還要通過分子間的親核進(jìn)攻捕捉產(chǎn)生的醛具有較大的挑戰(zhàn)。通過該策略，研究人員設(shè)計(jì)了一些列的串聯(lián)反應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)了不同類型的含氮雜環(huán)，包括不同取代類型的多取代吡喏，2-芳基吲哚，喹喔啉等的合成。值得一提的是該策略僅通過一個(gè)相似中間體實(shí)現(xiàn)了多種不同類型的含氮雜環(huán)的合成，反應(yīng)過程簡單、快速、高效率、無過度金屬參與，且所有副產(chǎn)物均為水。該研究成果最近發(fā)表在以下期刊：Org. Lett（2016, 18, 4526）。
反應(yīng)示意圖