在現代藥物化學和生物學領域中，β-, γ- 和 δ- 內醯胺（lactam）環結構的分子具有極高的重要性，這些結構在自然界中的分佈相當廣泛，在許多常見的藥物中也能發現內醯胺環結構，比如抗生素。它們的獨特化學性質使它們比其他化學分子更有能力對抗病毒、癌細胞，以及細菌，因此，對這些分子結構的深入研究對於「開發新藥」和「瞭解細胞生物學過程」（比如細胞代謝、信號傳遞和分子識別）至關重要。傳統上，這些內醯胺環的合成方法往往需要多個步驟，且每個步驟的合成都相當低效、複雜，這大大限制了新藥的開發和大規模的生產。科學家們至今仍非常想透過非對稱合成方法獲得高對映選擇性和高產量的內醯胺環，但因為上述的限制，使它只能是個夢想。這不僅是因為這些化合物的合成本身具挑戰性，也因為它們在生物系統中的多樣性和複雜性，使研究人員較難開發出通用的合成策略（對不同的分子骨架都能進行有效的合成，不需要對每種新分子都開發一個獨特的合成路線）。那麼未來的科學家有辦法研究出「高效合成β-, γ- 和 δ- 內醯胺環」的方法嗎？

近日，美國羅徹斯特大學的研究團隊成功開發了一種新方法來合成內醯胺環，該方法透過酶催化的 C–H 醯胺化反應（amidation），高效地建構出 β-, γ- 和 δ- 內醯胺環。研究團隊透過基因工程改造（Engineering Modification），得到肌紅蛋白的變異體，研究人員接著利用該變異體作為生物催化劑（酶），成功地將二氧唑烷（dioxazolone）轉變為非對稱的β-, γ- 和 δ-內醯胺環。在催化反應上，肌紅蛋白變異體不僅提供了高產率（對於特定的 γ-內醯胺，產率在 68-88% 之間；對於δ-內酰胺，產率在 45-93%；在合成特定的 β-內醯胺時，產量達到了高達 85%），也展示了高度的對映選擇性（對於一些 γ-內醯胺，達到了 99% 的極高對映選擇性。在合成 β-內醯胺時，也達到了高達 99% 的對映選擇性。）。除此之外，研究人員透過該方法，以更少的步驟（7-8步對比原本的11-12步）合成了生物活性分子，比如天然生物鹼 (S,S)-(-)-homaline與美國 FDA 批准的藥物 (S)-dapoxetine。研究人員表示，這不僅證明了可以透過酶催化進行 C–H 醯胺化方法，合成出 β-, γ- 和 δ- 內醯胺環，也為未來透過類似方法合成其他生物活性分子的可能性開啟了大門。