手性氧杂环丁烷（Oxetane）及1,3-二醇在药物化学和天然产物研究中具有重要地位。例如，抗癌药物紫杉醇（Paclitaxel）和抗真菌药物氧丁霉素（Oxetin）均含有手性氧杂环丁烷结构，而手性1,3-二醇是抗抑郁药氟西汀（Fluoxetine）、缓解慢性疼痛药度洛西汀（Duloxetine）以及降脂药依折麦布（Ezetimibe）等多种药物的重要骨架。因此，探索高效、高选择性的手性氧杂环丁烷与手性1,3-二醇的合成方法至关重要。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所孙周通团队以及天津大学陈磊团队通过对柠檬烯环氧水解酶（LEH）进行改造，成功获得了高活力、高选择性的突变体（CH55-LEH M1与E4-LEH M2），可高效催化立体互补的氧杂环丁烷动力学拆分反应，并应用于手性1,3-二醇的合成。

研究团队通过底物拓展（12种底物）和放大反应（100 mL体系，25-50 mM底物浓度）验证了突变体的高选择性和催化效率，最高对映体过量值（ee值）达99%，转化率达44%。同时，未参与反应的氧杂环丁烷手性异构体也能以最高99% ee和44%转化率获得有效利用。此外，团队还构建了一锅法双酶级联反应体系，在半制备级规模下，将前期开发的卤醇脱卤酶（HheC M2-3，Angew. Chem. 2024）与本课题开发的LEH突变体相结合，成功将更易获得的外消旋卤代醇底物转化为手性1,3-二醇，产物ee值超过97%，最高转化率达28%。这一策略最终实现了立体互补的手性药物前体的高效合成。该研究不仅拓展了柠檬烯环氧水解酶的应用范围，还为手性二醇及环氧化物的精准合成提供了新酶资源，为手性药物中间体的绿色生物制造奠定了技术基础。

相关工作得到国家自然科学基金项目、天津市合成生物技术创新能力提升行动资助。相关成果发表于ACS Catalysis期刊。天津工业生物技术研究所与天津大学联合培养硕士生赵洲洲、天津工业生物技术研究所博士后李军宽为该论文共同第一作者，天津工业生物技术研究所袁波副研究员、天津大学陈磊教授、天津工业生物技术研究所孙周通研究员为该论文通讯作者。

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改造柠檬烯环氧化物水解酶合成手性氧杂环丁烷与1,3-二醇