Biokatalitički procesi posljednjih su godina našli široku primjenu, posebno u farmaceutskoj i agrokemijskoj industriji gdje postoji velika potreba za optički čistim spojevima. Do nedavno je biokataliza bila primjenjivana osnovno u reakcijama hidrolize i esterifikacije. Danas se enzimi sve više koriste u katalizi drugih tipova reakcija. Halogenhidrin dehalogenaze su se nedavno pojavile kao posebno interesantni enzimi, zahvaljujući njihovoj svestranosti, budući da kataliziraju nekoliko različitih neprirodnih reakcija.¹ Radi se o bakterijskim enzimima čija je prirodna uloga metabolizam vicinalnih halogenalkohola u epokside. Otkriveno je da ovaj enzim ima sposobnost kataliziranja reakcije otvaranja epoksida s malim “neprirodnim” anionskim nukleofilima, kao što su azid, cijanid, cijanat, nitrit i dr.²

  Sa stajališta organskog kemičara, reakcije otvaranja epoksida su vrlo korisne i predstavljaju izvrsnu metodu priprave enentiomerno čistih 1,2-azidoalhohola,³ 1,2-cijanoalkohola,^4,5 1,2-nitroalkohola⁶ te 2-oksazolidinonona⁷ putem kinetičke resolucije racemičnih epoksida.

Procedura za pripravu b-supstituiranih alkohola i 2-oksazolidinona vrlo je jednostavna. Racemični epoksid i natrijeva sol nukleofila (0.5 –1 eq) pomiješaju se u puferu (pH 7.5) te se doda 1-3% pročišćenog enzima. Koncentracija epoksida može biti do 300 mM, bez dodatka ko-otapala. Širok spektar različitih enantiomera epoksida može se razdvojiti te na ovaj način pripraviti produkti u iskorištenju od 40-45% i >99% ev.

 Naša sadašnja istraživanja halogenhidrin dehalogenaza fokusirana su na:

• ispitivanje biokatalitičkih svojstava divljih tipova te genetski modificiranih enzima
• organska otapala te gelovi kao reakcijski medij za enzimski katalizirane reakcije
• sinteza 2-supstituiranih oksazolidinona putem kinetičke resolucije epoksida
• dinamička kinetička resolucija epoksida

Odabrani radovi:

1. D. B. Janssen, M. Majerić Elenkov, G. Hasnaoui, B. Hauer, and J. H. Lutje Spelberg, Biochem. Soc. Trans. 34 (2006) 291-295.
2. (a) J. H. Lutje Spelberg, L. Tang, M. van Gelder, R. M. Kellogg, and D. B. Janssen, Tetrahedron: Asymmetry 13 (2002) 1083-1089. (b) G. Hasnaoui, M. Majerić Elenkov, J. H. Lutje Spelberg, B. Hauer, and D. B. Janssen, ChemBioChem. 9 (2008) 1048-1051.(c) J. H. Lutje Spelberg, and D. B. Janssen, "Enzymatic conversion of epoxides" EP1287155B1.
3. J. H. Lutje Spelberg, J. E. T. van Hylckama Vlieg, L. Tang, D. B. Janssen, and R. M. Kellogg, Org. Lett. 3 (2000) 41-43.
4. M. Majerić Elenkov, B. Hauer, and D. B. Janssen, Adv. Synth. Catal. 348 (2006) 579-585.       
5. (a) M. Majerić Elenkov, L. Tang, B. Hauer, and D. B. Janssen, Adv. Synth. Catal. 349 (2007) 2279-2285.(b) B. Hauer, M. Majerić Elenkov, and D. B. Janssen, "A process for the production of an optically enriched tertiary alcohol", PCT/EP2006/069626.
6. G. Hasnaoui, J. H. Lutje Spelberg, E. de Vries, and D. B. Janssen, Tetrahedron: Asymmetry 16 (2005) 1685-1692.
7. (a) M. Majerić Elenkov, L. Tang, B. Hauer, and D. B. Janssen, Org. Lett. 10 (2008) 2417-2420.   (b) B. Hauer, M. Majerić Elenkov, and D. B. Janssen, "Process for the preparation of optically active 5-substituted 2-oxazolidinones from racemic epoxides and cyanate employing a halohydrin dehalogenase", PCT/EP2007/051861.
8. G. Hasnaoui-Dijoux, M. Majerić Elenkov, J.H. Lutje Spelberg, B. Hauer, and D.B. Janssen, "Catalytic Promiscuity of Halohydrin Dehalogenase and its Application in Enantioselective Epoxide Ring Opening", ChemBioChem 9 (2008) 1048–1051.
9. M. M. Elenkov, I. Primožič, T. Hrenar, A. Smolko, I. Dokli, B. Salopek-Sondi, and L. Tang, "Catalytic activity of halohydrin dehalogenases towards spiroepoxides", Org. Biomol. Chem. 10 (2012) 5063–5072.
10. L. Tang, X. Zhu, H. Zheng, R. Jiang, and M. M. Elenkov, "Key Residues for Controlling Enantioselectivity of Halohydrin Dehalogenase from Arthrobacter sp. Strain AD2, Revealed by Structure-Guided Directed Evolution", Appl. Environ. Microbiol. 78 (2012) 2631–2637.