期刊名：JACS
DOI: 10.1021/jacs.4c10441
氟甲基（CF3、CHF2 和 CH2F）是医药和农业化学中的重要的基团。目前市场上大多数氟甲基化分子都以非手性形式存在。为此，对映选择性构建氟甲基化分子引起了生物化学家和有机化学家的关注。
在本研究中，作者报告了一种高效和对映异构合成广义型 β-氟甲基化酮的光生物催化平台，该平台通过使用立体转换的 E/Z 混合烯烃解决了立体选择性和对映异构的难题。
研究开始时，作者选择 1a 作为模板底物。工业化学过程会不可避免地发生烯烃的 E/Z 异构化，故本研究使用了 1:1 E/Z 混合烯烃。在酶促烯烃还原方面，作者根据产率和e.e.值筛选了几种烯还原酶。在标准反应条件下，Glu-ER 显示出生成 S-2a 的最佳产率和手性选择性。作者将 Glu-ER 作为母酶，用于后续的酶工程。经过一轮筛选，作者成功获得了一种突变体酶 Glu-ER-Y177F，其产生 S-2a 的e.e.值高达 99%，产率为 54%.
有了 Glu-ER-Y177F 之后，作者提高了 S-2a 的产率。然而，传统的优化反应条件并不能使 S-2a 的产率明显超过 50%. 对E-1a 进行酶还原得到了87% 的产率和 99% 的e.e.值，而 Z-1a 的实验则只显示出微量转化。结果证实，Glu-ER-Y177F 反应有利于 1a 的 E 异构体。
光催化是一种有效的E/Z 双键异构化工具。故作者在模版反应中引入了一系列光催化剂（PC），并测试了它们在提高产率方面的性能。结果表明，4-NMPDPZ 是提高产率（93%）的最佳光催化剂，并且对 S-2a 的手性（99% e.e.）没有显著影响。作者的 E/Z 异构化实验表明，纯 E-1a 或 Z-1a 都能有效地转化为 E/Z = 1:1 的异构体混合物。
接下来，作者研究了该反应的底物范围，如下图所示。
在天然烯还原酶中，底物的吸电子基团与酶的给氢键氨基酸残基（主要是组氨酸和天冬酰胺）之间的氢键是底物活化和产物手性的关键。然而，在 1a 的结构中存在两个 吸电子基团，即羰基和三氟甲基。为了弄清在酶结合中哪个吸电子基才是酶识别的，作者通过擦除任一个 基团，引入了两个 1a 代用品。实验结果表明，1aa 被成功还原，而 1ab 却没有，这清楚地表明羰基是底物与酶结合的基团。Glu-ER 与 OYE-1 的序列比对显示，H172 和 N175 可能是羰基氧原子结合残基。Glu-ER-H172A 和 Glu-ER-N175A 突变不能还原 1a，进一步证实这两个残基与 1a 的羰基形成氢键，导致烯分子活化并随后还原。
