Enzymkatalysierte späte Modifizierungen: Besser spät als nie

Die Enzymkatalyse gewinnt zunehmend an Bedeutung in der Synthesechemie. Die durch Bioinformatik und Enzym‐Engineering stetig wachsende Zahl von Biokatalysatoren eröffnet eine große Vielfalt selektiver Reaktionen. Insbesondere für späte Funktionalisierungsreaktionen ist die Biokatalyse ein geeignetes Werkzeug, das oftmals der konventionellen De‐novo‐Synthese überlegen ist. Enzyme haben sich als nützlich erwiesen, um funktionelle Gruppen direkt in komplexe Molekülgerüste einzuführen sowie für die rasche Diversifizierung von Substanzbibliotheken. Biokatalytische Oxyfunktionalisierungen, Halogenierungen, Methylierungen, Reduktionen und Amidierungen sind von besonderem Interesse, da diese Strukturmotive häufig in Pharmazeutika vertreten sind. Dieser Aufsatz gibt einen Überblick über die Stärken und Schwächen der enzymkatalysierten späten Modifizierungen durch native und optimierte Enzyme in der Synthesechemie. Ebenso werden wichtige Beispiele in der Wirkstoffentwicklung hervorgehoben.

Enzymatic Late-Stage Modifications: Better Late Than Never

Enzyme catalysis is gaining increasing importance in synthetic chemistry. Nowadays, the growing number of biocatalysts accessible by means of bioinformatics and enzyme engineering opens up an immense variety of selective reactions. Biocatalysis especially provides excellent opportunities for late-stage modification often superior to conventional de novo synthesis. Enzymes have proven to be useful for direct introduction of functional groups into complex scaffolds, as well as for rapid diversification of compound libraries. Particularly important and highly topical are enzyme-catalysed oxyfunctionalisations, halogenations, methylations, reductions, and amide bond formations due to the high prevalence of these motifs in pharmaceuticals. This Review gives an overview of the strengths and limitations of enzymatic late-stage modifications using native and engineered enzymes in synthesis while focusing on important examples in drug development.

Repurposing the 3-Isocyanobutanoic Acid Adenylation Enzyme SfaB for Versatile Amidation and Thioesterification

Genome mining of microbial natural products enables chemists not only to discover the bioactive molecules with novel skeletons, but also to identify the enzymes that catalyze diverse chemical reactions. Exploring the substrate promiscuity and catalytic mechanism of those biosynthetic enzymes facilitates the development of potential biocatalysts. SfaB is an acyl adenylate-forming enzyme that adenylates a unique building block, 3-isocyanobutanoic acid, in the biosynthetic pathway of the diisonitrile natural product SF2768 produced by Streptomyces thioluteus, and this AMP-ligase was demonstrated to accept a broad range of short-chain fatty acids (SCFAs). Herein, we repurpose SfaB to catalyze amidation or thioesterification between those SCFAs and various amine or thiol nucleophiles, thereby providing an alternative enzymatic approach to prepare the corresponding amides and thioesters in vitro.