手性环丁烷酮作为小分子药物骨架，具有限制药物构象、增加药物刚性、改善药物代谢、增强药物的药理活性的作用。手性环丁烷酮的合成一般采用不对称加成法，而合成过程中所使用的金属催化剂很难控制产物的对映选择性，并且得到的环丁烷酮容易发生开环或产生副产物。本文的作者Janine Cossy及其团队以烯还原酶（Ene-Reductase，ERED）代替金属催化剂催化环丁烯酮，获得了具有光学活性的反式环丁烷酮。

（图1. 环丁烯酮的不对称还原）

本文先对酶库中的132个酶进行初筛，得到的烯还原酶E4454可以转化底物1a，但转化率较低，具体筛选条件如图2所示。

本文对酶筛选反应所用的条件进行优化，主要是优化了两个方向，一是优化了辅因子循环系统，用甲酸脱氢酶（FDH）/甲酸钠代替了葡萄糖脱氢酶GDH）/葡萄糖，使得反应体系不需要调节pH；二是添加了乙二胺四乙酸（EDTA），用于抑制副产物醇的产生。最佳反应条件如图3所示，转化率92%，ee值为85%。

（图3. 工艺优化后的反应式及条件）

③烯还原酶E4454还原环丁烯酮的机理推测

从反应后生成的产物为（2S，3R）反式环丁酮对映异构体，可以推测反应机理是底物以“翻转”的形式结合活性位点，从还原的黄素单核苷酸（FMNH2）中夺取氢，同时酪氨酸残基对形成烯醇化物进行质子化，从而获得反式环丁酮对映异构体（见图4）。

④烯还原酶E4454的应用

本文列举了10个烯还原酶E4454的应用案例，反应结果如图5所示，通过10个案例发现烯还原酶E4454的催化效果受C-2位和C-3位取代基的空间位阻的影响较大，具体表现如下：

（a）环丁烯酮C3位的芳基上不论是供电子基团还是吸电子基团，环丁烯酮都能被还原为反式环丁酮；

（图5. 烯还原酶E4454的应用案例）