酶定向进化实现去芳构不对称双羟化：西湖大学手性环己二烯砌块现货首发

生物酶催化相较于化学不对称催化，具有反应条件温和、催化效率高、环境相容性好等优势。目前已发现的天然酶超过4000种，依据催化反应类型可分为氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶与连接酶等六大类。天然酶的催化性能通常难以直接满足工业化合成需求，需通过定向进化对其催化活性、选择性与稳定性进行优化。2018年，加州理工学院的Frances H. Arnold教授因酶定向进化技术被授予诺贝尔化学奖，该技术可突破天然酶底物范围限制，实现非天然底物的高效转化，已成功应用于酮还原酶、转氨酶、亚胺还原酶、水解酶及氨基酸脱氢酶等体系，实现了多种药物关键手性中间体的高效合成。

野生型甲苯双加氧酶（TDO, Toluene dioxygenase）来源于恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）F1菌株，可催化甲苯、二甲苯等单环芳烃的降解，但其疏水致密的活性口袋仅适配简单芳烃，对1,4-二取代苯类底物存在适用范围有限、转化率偏低、对映选择性不可控且难以规模化等问题。

西湖大学叶宇轩、胡鹏飞团队采用酶定向进化策略，针对TDO铁中心5 Å范围内关键位点（L272、I276、V309、H311、T365）开展迭代饱和突变，获得五重突变体R5。该突变体催化对溴苯甲醇的顺式二羟基化反应，产率由野生型的82%提升至94%，对映体过量值（ee）由62%提升至94%，实现了化学方法难以高效实现的高立体选择性去芳构不对称双羟化，为高含氧、多手性中心复杂合成砌块的构建提供了新路径。

图1 甲苯双加氧酶（TDO）的定向进化

TDO进化后, 实现了以对溴苯甲醇为原料，140 g规模制备手性顺式二醇环己二烯中间体8，再经两步转化获得超过50 g河豚毒素全合成关键二烯砌块5。

图2 手性环己二烯砌块8百克级规模制备

砌块5经氮杂Diels–Alder环加成与N–O键还原断裂，立体专一性构建河豚毒素多取代环己烷母核中的关键手性叔胺与叔醇结构4，将河豚毒素全合成路线由22步缩短至16步，相关工作发表于Journal of the American Chemical Society（2026, 148, 4873–4879）。

图3 手性环己二烯砌块应用于河豚毒素全合成

手性顺式二醇环己二烯砌块8（CAS：3116821-58-7）具有丰富的衍生化潜力：

1.苯甲醇结构可通过Mitsunobu反应转化为增碳的羧酸、酯或酰胺；

2.烯基溴可经Suzuki偶联、Stille偶联、插羰反应等转化为功能化二烯体；

3.双烯体可通过Diels–Alder反应高效构建手性季碳中心。

图4 手性环己二烯砌块具丰富的衍生化潜力

该砌块已在乐研试剂平台现货供应，为复杂手性分子与药物中间体合成提供标准化原料。

立即探索与订购：

🔗 产品链接：https://www.leyan.com/BB-Hu-Pengfei-West-Lake-University

原文信息：

16-Step Scalable Chemoenzymatic Synthesis of Tetrodotoxin. Chen Peng, Weilin Wu, Yuxuan Ye,* Pengfei Hu* J. Am. Chem. Soc.2026, 148, 4873–4879