手性胺类化合物在药物和精细化学品合成领域具有重要的应用价值。以廉价易得的非官能化碳氢化合物为原料，通过C-H键不对称胺化反应合成手性胺是原子经济性最高的途径之一。然而，惰性C-H键的键能普遍较高，可极化性较低，使该方法极具挑战性。多酶级联（MECs）催化为实现这一转化提供了新的机遇，但仍面临许多限制，如级联组分间的相互抑制、交叉反应、反应速度慢和生产效率低等。

近日，河北工业大学姜艳军教授和刘运亭副教授通过模块化和逐步优化策略，构建了固定化多酶级联催化体系，实现了碳氢化合物的连续不对称C-H胺化。

首先，设计了由四种酶（非特异性过氧合酶AaeUPO、葡萄糖氧化酶GO、醇脱氢酶CpsADH和胺脱氢酶JaAmDH）和一种辅酶组成的级联反应，包括一个不依赖辅酶的双酶C-H键羟基化模块和一个辅酶自给自足的双酶醇胺化模块。该设计具有辅酶再生系统简单、酶种类少和底物特异性高度匹配等优点。

接下来，构筑适于不同酶催化所需的微环境，促进底物/辅酶的扩散和吸附，提高了酶稳定性、传质效率和系统兼容性。

在C-H键羟基化模块中，将AaeUPO和GO分隔固定在核壳结构纳米载体上，一方面促进了疏水底物向核心扩散，增强了底物对AaeUPO的可及性；另一方面抑制了亲水葡萄糖的进入，避免了其对酶的伤害。此外，双酶共固定有效促进了H₂O₂（由GO原位生成）在两种酶之间的扩散，显著提高了H₂O₂的利用效率。

在醇胺化模块中，将CpsADHh和JaAmDH共固定于季铵盐修饰的介孔二氧化硅纳米花（DSN-Bn⁺Et₃）。CpsADH利用NAD⁺将醇氧化为酮，生成NADH；JaAmDH则利用NADH将酮还原为手性胺，并再生NAD⁺，实现辅酶循环。两亲性季铵盐富集底物与辅酶，提高了其局部浓度，而共固定化酶的孔道结构和邻近效应促进了传质，从而显著提升了催化效率。

最后，将以上两个固定化酶模块集成在连续流反应器中，实现了生物过程强化。C-H键胺化反应的时空产率（STY）高达3.6 g·L^-1·h^-1，比文献报道的最高值提高了90倍。该研究为多酶级联催化体系的设计、构建和优化以及生物过程的强化提供了理论支撑和技术支持。