注：文末有研究团队简介及本文科研思路分析
碳–氟（C–F）键在制药和农业化学中具有极其重要的地位。引入氟原子往往能够显著改善分子的稳定性、脂溶性以及药代动力学性质，因此超过20%的商业药物分子含有氟元素。然而，与其重要性形成鲜明对比的是，自然界中能够直接构建 C–F 键的酶极为稀少——迄今仅发现一种天然氟化酶，其底物范围和反应类型均高度受限。
近年来，研究者通过改造非血红素铁酶，实现了某些分子内不对称氟原子转移反应，但这类策略通常需要底物预先引入氟官能团。因此，利用市售氟化试剂，在温和条件下通过酶催化直接实现简单底物的 C–H 键氟化反应，一直是生物催化领域尚未解决的核心挑战。
在本工作中，作者首次构建了一种自由基型光酶协同催化体系，成功实现了分子间 C–H 键氟化反应。该体系在水相条件下，以Selectfluor为氟源，通过365 nm紫外光激发非天然氨基酸上的二苯甲酮基团，在酶活性中心触发与底物之间的氢原子转移（HAT）过程，从而实现对苄位 C–H 键的高化学选择性单氟化。
图1. 背景介绍及本文思路设计。
该光酶体系对多种芳香底物均表现出良好的适用性，并进一步实现了一锅法合成含氟多酮化合物和含氟手性醇。这一研究不仅填补了酶催化分子间C–H氟化反应领域的空白，也确立了自由基光酶体系作为一种高效且选择性强的全新生物催化氟化策略。相关成果近期发表于 Angewandte Chemie International Edition。
图2. 底物拓展。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Harnessing Photoenzymatic Systems for Intermolecular C–H Fluorination
Dr. Yu Zhou, Danielle Lawson, Zihan Zhang, Dr. Yunling Deng, Hejun Deng, Connor J. O'Dea, Zachariah A. Page, Yi Lu
Angew. Chem. Int. Ed., 2025, DOI: 10.1002/anie.202524744
研究团队介绍
陆艺（Lu, Yi）教授本科毕业于北京大学，随后在加州大学洛杉矶分校（UCLA）获得博士学位，并在加州理工学院从事博士后研究。1994年起任教于伊利诺伊大学香槟分校（UIUC），2021年加入德克萨斯大学奥斯汀分校（UT Austin），现任 Robert J. V. Johnson-Welch Regents Chair化学讲席教授。
陆艺教授长期致力于化学与生命科学交叉领域的研究，在人工酶设计、生物催化、DNA 功能材料、生物传感及基因编辑等方向取得了一系列开创性成果。
陆艺
https://www.x-mol.com/university/faculty/188
课题组主页：
https://lulab.cm.utexas.edu/
科研思路分析
Q：这项研究最初的目标是什么？灵感从何而来？
A：该研究最初的目标是实现分子间不对称 C–H 键氟化反应。由于酶催化氟化反应长期被认为是生物催化领域中最具挑战性的课题之一，在陆艺教授的鼓励下，作者系统设计并尝试了多种不同的酶催化策略，最终成功筛选并发展出本文报道的光酶协同催化体系。
Q：研究过程中面临的最大挑战是什么？
A：最大的挑战在于通过酶突变与筛选实现不对称的分子间 C–H 键氟化反应。尽管作者测试了多种突变体和底物组合，但并未观察到显著的 ee 值。经过深入的计算分析与机理研究，作者阐明了该体系实现不对称控制所面临的根本困难，并提出了潜在的改进方向。作者也期待，未来酶催化的不对称分子间 C–H 键氟化反应能够真正实现。
