受天然光合作用电子传递过程的启发，光生物催化将光催化与酶催化耦合，形成协同体系，能够在温和且环保的条件下合成手性药物和精细化学品等复杂分子。光催化剂在光生物催化中起核心作用，通过光诱导的电子转移、辅因子的再生或直接激活酶促反应来驱动酶催化过程。尽管光催化剂已被用于再生辅因子并实现光驱动的不对称合成，但光催化剂在生理条件下的不稳定、光催化剂与酶之间电子转移效率低下、光催化剂可能导致的酶失活等问题仍然限制了光生物催化体系的实际应用。因此，如何通过增强光催化剂稳定性、优化电子传递通道、改善各组分相容性等方法，构建新型光生物催化体系，已成为当前该领域亟待解决的关键问题。

针对上述问题，西安交通大学前沿院何刚教授课题组以含硒紫精四阳离子铑配位环蕃（SeV-Rh-Box）为基础，与辅因子自组装成一种新型超分子人工辅因子（SeV-Rh-Box⊃NAD⁺）。研究表明，该超分子人工辅因子在保持与生物体系良好相容性的同时，实现了高效且稳定的光诱导电子传递，与醇脱氢酶整合后形成紧凑、光响应且具有仿生特性的光-酶催化体系。瞬态吸收光谱与电化学研究揭示，超分子结构促进分子内定向电子转移，从而高效再生辅因子并提升整体光催化性能，可在可见光照射下实现药物分子扁桃酸衍生物的手性合成。该光酶系统展现出高对映选择性（>87% ee）、优异产物收率（>90%）及超过47,740的周转数，并以高收率合成了神经药物后马托品和心血管药物环扁桃酯，彰显出其在光催化不对称合成中的实际应用价值。该工作成功结合了超分子化学、光催化和生物催化三个领域，不仅拓展了紫精基材料在光酶催化中的应用，也为解决光酶催化体系中长期存在的空间分离与电子转移效率低下难题提供了新的分子设计思路与理论依据。

以上研究成果以《基于 Green Box 的超分子人工辅因子用于可见光驱动的光酶催化不对称合成》（Green Box-Based Supramolecular Artificial Cofactor for Visible-Light-Driven Asymmetric Photo-Enzyme Catalysis）为题，发表在国际化学领域权威期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。西安交通大学前沿院博士研究生刘晨晶和李乃垚为本论文共同第一作者，何刚教授、魏文欣副教授、李亚雯助理教授为本论文共同通讯作者，西安交通大学为论文唯一通讯作者单位，这也是该团队在含主族元素紫精研究中的又一重要突破。

该工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、西安市青年人才托举计划、西安交通大学分析测试共享中心及校级高性能计算平台等的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c18091

何刚教授课题组主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/ganghe