镍铁氢化酶活性中心的结构、催化机理及化学模拟

镍铁氢化酶具有催化分裂重组氢分子的功能，由于其独特的活性中心结构和催化性能及方便、廉价利用氢能源的前景，引起生物学家和化学家的关注，他们对镍铁氢化酶活性中心结构、催化机理及化学模拟做了深入细致研究，本文对此做系统概述和总结。     

单铁氢化酶五配位模型化合物的合成、表征及催化反应性

氢化酶仿生化学是当前有机金属化学领域研究的前沿课题,其主要内容为针对氢化酶的活性中心结构和功能进行化学模拟研究.自然界中已经发现的氢化酶有三种,其中[NiFe]氢化酶、[FeFe]氢化酶研究较多.单铁氢化酶发现于1990年,是产甲烷杆菌在厌氧和镍缺乏的条件下合成的.区别于其他两种氢化酶,其活性中心不含Fe-S簇,且仅含有一个Fe原子,并且仅能在底物存在的情况下,催化异裂氢分子并选择性还原特定底物,为产甲烷杆菌代谢提供能量.研究单铁氢化酶的结构和功能,模拟其活化氢、利用氢的过程,对于探索清洁能源的利用和开发新的非贵金属催化剂具有重要意义.本文以单铁氢化酶(Hmd)结构和功能模拟为导向,针对单铁氢化酶一级配位结构,设计合成了两个新模型化合物.通过IR, NMR, X射线单晶衍射等手段表征分析了模型化合物的性质并确认其结构.探索了其质子化反应特性、电催化还原质子制氢的特性.为了进一步模拟Hmd催化裂解氢气、完成氢转移的功能,以所合成模型物为催化剂实现了在常温常压下,以乙醇作为质子源的催化转移氢化过程.新单铁模型配合物Fe(CO)2PR3(NN)(R = Cy (3), Ph (4), NN,邻苯二胺二价阴离子配体)由NN二齿配体与前体化合物Fe(CO)3I2PR3进行配体取代反应合成.模型化合物活性中心为一个二价铁原子,拥有两个处于cis-位置的羰基配体,一个邻苯二胺双齿配体(两个氮原子进行配位)以及一个有机膦配体.通过红外光谱表征所合成的具有不饱和五配位结构化合物的光谱性质,可以得到配合物Fe(CO)2PCy3(NN)的羰基红外特征谱峰为1974,1919 cm–1,配合物Fe(CO)2PPh3(NN)的红外特征谱峰在1985和1929 cm–1处.通过单晶X射线衍射表征确认了两个化合物结构,并获取晶体学数据.经研究发现, Fe(CO)2PR3(NN)能够发生酸碱调控下可逆的质子化/脱质子化过程.基于红外光谱和密度泛函理论计算推断邻苯二胺阴离子配体可以作为内部碱基.在酸性条件下, Fe(CO)2PR3(NN)分子内部碱基氮原子通过质子化反应结合一个质子,生成Fe(CO)2PR3(NN)·H+.加入碱之后,重新生成起始化合物Fe(CO)2PR3(NN).表明N原子作为内部碱基,具有结合和转移质子的能力.该性质与Hmd中半胱氨酸硫配体具有一致性.通过循环伏安曲线研究了配合物Fe(CO)2PCy3(NN)和Fe(CO)2PPh3(NN)的电化学性质.其中配合物Fe(CO)2PCy3(NN)和Fe(CO)2PPh3(NN)均具有两个不可逆的还原峰和氧化峰.在电化学制氢研究中,配合物Fe(CO)2PPh3(NN)的还原峰电流随着乙酸的加入增幅较大,展现出较强的催化质子还原的性质.通过与其他单铁模型配合物对比,可以推断第一个还原峰归属为配合物由FeI转化为FeI,第二个可逆还原峰归属为配合物由FeI转化为Fe0.同时,配合物Fe(CO)2PPh3(NN)第一个还原峰向高电位移动,该现象与双铁模型化合物的电化学性质较为一致.进一步研究发现,模型化合物具有催化转移氢化的活性.在常温下,乙醇溶剂中, Fe(CO)2PCy3(NN)能够催化对苯醌还原转化为对苯二酚,其中对苯醌的转化率达到89%,对苯二酚的产率达到40%.结合实验数据以及文献资料分析,认为乙醇在催化氢化中可以作为质子源,并且提出了催化转移氢化反应过程的机理.认为催化氢化过程中形成了-Fe-H-C-O-H-N-六元环,通过分子间相互作用完成了氢原子转移过程.该研究结论对单铁氢化酶活性中心模型化合物在催化氢化反应中的应用具有一定的参考价值.     

单核锰配合物对几类氧化-还原酶的功能模拟

金属锰存在于多种氧化-还原酶中。其中,锰超氧化物歧化酶(Mn Superoxide Dismutase)及锰过氧化物酶(Mn Peroxidase)活性中心的锰结合位点,根据其结构特征,可将其视为精巧的单核锰配合物,因而人们通常以小分子配合物来模拟酶活性中心的结构及功能;另外,细胞色素P450是一种能够催化烯烃环氧化等诸多反应的单加氧酶,某些单核锰配合物能够起到与其类似的催化氧化效果。本文介绍了几类氧化-还原酶的结构特征和催化机理,总结了以小分子锰配合物作为酶功能模拟物的研究进展。     

糖酶的分子设计及其三维构效关系研究

人类不断探索酶的种类、结构与功能、催化机理及其应用,可以更好地了解免疫反应、生理生化反应、甚至生命起源与生命进化的奥秘,构筑化学通向生命科学的宏伟桥梁。仿生酶(即模拟酶)催化研究和应用具有悠久的历史,佩德森(Charles Pedersen, 1904~)、莱恩(Jean-Marie Lehn 1939~)合成了模拟酶冠醚类低分子量有机化合物, 克拉姆(Donald Cram,1919~)提出了主宾化学概念,三人共享1987年度诺贝尔化学奖,将模拟酶研究推向一个新高潮。     

化学模拟唯铁氢化酶研究进展

氢化酶(hydrogenase,简称H2ase)是一类存在于微生物体内的重要生物酶,它可以催化氢的氧化反应,也可以催化还原质子产生氢气.根据氢化酶活性中心金属的不同,可以大致分为三类:Fe-Fe氢化酶,Ni-Fe氢化酶和不含金属的氢化酶.本文主要介绍近年来唯铁(Fe-Fe)氢化酶的结构研究和化学模拟最新进展.     

载酶纳米催化体系用于疾病诊疗的研究进展

酶作为一种具有高度特异性和高效性的催化剂, 可在细胞器中通过复杂有序的生化反应调节细胞的代谢过程. 受细胞区隔化结构的启发, 仿生设计纳米酶催化体系、 构筑限域酶催化微环境从而提高酶催化活性的研究为酶催化应用开辟了新思路. 纳米催化体系保留了小尺寸、 大比表面积、 肿瘤部位选择性富集等优势, 在疾病的诊疗方面发挥了巨大的优势. 本文首先总结了天然酶、 模拟酶和级联酶体系的催化机理, 对仿生构筑的纳米酶催化材料的载体体系进行了概述, 介绍了纳米酶催化体系在生物成像方面的应用, 讨论了其在相关代谢类疾病的作用途径, 并对纳米酶催化体系用于生物诊疗的发展前景进行了展望.     

新颖双核铜配合物[Cu2（C7H（19）N3O）2（C（10）H8N2）]（ClO4）4·H2O的合成、晶体结构及表征

生物体内由金属离子构成的水解酶的活性中心结构和催化机理是生物无机化学领域研究的热点问题。在天然水解酶中,锌离子被认为是结合底物和亲核基的催化活性中心,它可以活化底物的羰基或水分子。而在模拟酶研究中发现,含其它金属离子活性中心的某些有机配合物具有相似于水解酶的催化活性。解永树等研究了含醇羟基和酚羟基链型氮氧杂配体与Cu（Ⅱ）的配合物催化NA酯的水解动力学。1．[二（2-氨基乙基）氨基1．2-丙醇是带羟基臂的重要的有机多胺配体,     

仿生研究在靶向药物设计中的应用

仿生模拟研究一直是近20余年仿生化学十分活跃的热点领域.咪唑及三唑等唑类化合物因其具有较强的络合Fe,Zn,Cu,Co等金属离子的能力,且咪唑环作为组氨酸的一部分频繁出现在众多生物活性中心中,如血红蛋白、血蓝蛋白、蚯蚓血红蛋白、羧肽酶A、锌脂等,发挥着氧化还原、电子传递、氧气的传输及储存、催化水解等各种生化反应和转换,故广泛使用以咪唑等唑类化合物为基体构筑酶和受体的活性中心及作用部位的人工仿生分子在仿生研究中异常活跃,如对细胞色素P-450酶、羧肽酶A等多种金属酶和非金属酶或受体的模拟研究,进行仿生催化、仿生分子识别与络合等取得许多重要结果.     

有机介质中酶催化的基本原理

酶在有机溶剂中催化作用的研究日益受到重视,其应用范围也越来越广.本文就有机介质中酶催化的基本原理进行了讨论,包括酶的结构和催化机理,以及溶剂和水对酶的结构和催化功能的影响.同时,本文归纳出提高酶活性的一系列方法,其中不少方法简便易行,能使酶活性提高10²-10⁵倍.     

金属卟啉催化下环己烷羟基化反应的Hammett关系

合成了４０个卟啉环上具有不同取代基的单铁、锰卟啉和μ－氧桥连双铁、锰卟啉、研究了这些金属卟啉模拟细胞色素Ｐ－４５０单充氧酶在温和条件下催化环己烷羟基化的反应。首次用线性自由能关系对金属卟啉仿生催化反应和金属卟啉自氧人反应进行相关分析，获得一 些新的结果和规律。在此基础上，对金属卟啉仿生催化反应的可能机理进行了探讨。     

Neutral diterpenoids of oleoresins of five species of conifers of Transcarpathia

The compositions of the neutral diterpenoids of the oleoresins of five species of conifers growing in the Transcarpathia have been studied. It has been found that the oleoresins ofAbies alba M.,Larix decidua M., andPicea excelsa L. contain more than 50% of neutral diterpenoids. The group and qualitative compositions of the oxygen-containing diterpenoids have been determined. In the oleoresins ofAbies alba,Picea excelsa, andPicea abies tertiary alcohols — cis-abienol and isocembrol — predominate, while inLarix decidua the main component is the hydroxy ester larixyl acetate. Primary alcohols related to the resin acids have been found in all the oleoresins investigated. Features of the distribution of diterpenoids according to the species of conifers have been revealed. The results obtained are necessary for the chemotaxonomy of conifers of the family Pinceae.Novosibirsk Institute of Organic Chemistry, Siberian Branch, Academy of Sciences of the USSR. Translated from Khimiya Prirodynkh Soedinenii, No. 6, pp. 812–816, November–December, 1988.     

利用手持技术改进测定乙醇分子结构实验

利用压强传感器代替排水集气法,改进测定乙醇分子结构实验的仪器装置,并探索最佳反应条件。另外,设计两个空白实验,结合压强变化曲线对实验误差进行相关讨论。     

光谱仪测试范围的扩展

由于石化行业的生产需要，其材质的使用具有多样性和广泛性，经常会出现顾客委托的测试样品的一个或几个元素跨越光谱仪现有测试程序测量范围的情况。本法通过对光谱仪测试原理的认识，根据光谱仪的测试能力及标样的采集，实现了一个或几个元素测量范围的扩展，并对其测量的影响因素进行了研究。     

Effect of the Method of Modification of Zeolite X on Selectivity of Catalytic Methylation of Toluene

Theoretical and Experimental Chemistry - The effect of the method of modification of catalysts based on zeolite X by cesium and magnesium cations (ion exchange and impregnation) on the selectivity...     

Influence of viscosity of medium on processes of oxygen quenching of excited states of mesoporphyrin

The oxygen quenching rate constants for singlet and triplet excited states of the dimethyl ester of mesoporphyrin IX increase with decreasing viscosity of the medium and reach a maximum at a viscosity of approximately 0.4 mPa·sec, after which the rate constants begin to decrease. The drop in rate constant with increasing fluidity of the medium may be related to a nonequilibrium character of the elementary act in the interaction of the reactants in the solvent cage. In viscous media such as isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, and isoamyl alcohol, the reaction radius is greater than the sum of the radii of the reacting particles. The long-range character of these processes is due to the relatively weak dependence of the quenching probability on distance.Translated from Teoreticheskaya i Éksperimental'naya Khimiya, Vol. 25, No. 2, pp. 161–167, March–April, 1989.     

Dichroism of absorption and polarization of phosphorescence of molecules of the closed form of nitrobenzospirothiopyran

The spectral-polarization characteristics of absorption and phosphorescence of molecules of the initial form of nitro-substituted indolinospirobenzothiopyran were studied in oriented polyethylene films and in solutions with different polarity. An oscillator model of the electron transitions responsible for the formation of absorption and luminescence spectra was suggested. It was established that the principal differences in the spectral and photophysical properties of the compound studied and its oxygen-containing analog are associated with the fact that the electronegativity of the S atom is lower than that of the O atom. Translated fromIzvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 6, pp. 1143–1146, June, 1997.     

Synthesis of tetrabenzoporphins of the basis of isoindoline

Chemistry of Heterocyclic Compounds -