甲烷单加氧酶的化学模拟: 酚氧双羧酸根桥联Fe~2(III)和 Mn~2(III)配合物合 成、表征及催化性能

合成表征了酚氧、双羧基桥联双组氨酸的手性双铁核配合物和双锰核配合物,研究了它们催化亚碘酰苯对烯烃的环氧化反应和对环烷烃的羟化反应。结果表明这种Fe~2(III)和Mn~2(III)配合物均是有效的甲烷单加氧酶(MMO)模型化合物,其中Fe~2配合物能较好地再现MMO的某些性质,如电子光谱等。Fe~2配合物催化苯乙烯环氧化反应生成环氧苯乙烷的产率为840%(以催化剂计),且R-(+)-构型对映体过量(e.e.)达45.4%。相庆的Mn~2配合物则以7080%产率给出环氧苯乙烷,R-(+)-构型对映体过量51.6%。Mn~2配合物还能够催化环己烯和环己烷的氧化反应,产物及其分布分别为环氧环己烷3880、环乙烯醇603、环己烯酮189和环己醇1053、环己酮639%(以催化剂计)。EPR研究表明MM=O是反应的活性中间体。     

氧化还原酶介导生物级联催化研究进展

氧化还原酶种类丰富,广泛应用于生物催化级联反应中。以细胞色素P450单加氧酶和羰基还原酶为例,综述了两者参与的级联催化反应及其在合成手性胺和手性醇等化合物中的应用,并对发展氧化还原酶级联催化反应面临的辅酶循环、限速步骤和化合物抑制等问题进行了讨论。     

细胞色素P450 Kemp消除酶的改造及新型催化机制解析（英文）

传统的Kemp消除反应可以通过氢氧化钾和三烷基胺等碱性物质,催化底物苯并异恶唑开环生成产物2-氰基苯酚.三十年来, Kemp消除反应一直被用作模式反应来设计或定向进化新型生物酶催化剂,从而揭示未知的酶催化机制的复杂性,增强对酶催化机制的理解.目前科研人员使用不同的蛋白作为骨架设计能够高效催化Kemp消除反应的人工酶.例如Hilvert及Mayo等基于人工酶HG3.17,设计获得了Kemp消除酶,可以催化5-硝基苯并异恶唑生成产物2-氰基-4-硝基苯酚.通过17轮定向进化获得的最终突变体展现出与天然酶相近的催化活性(k_cat/K_m=230000 L mol^-1 s^-1; k_cat=700 s^-1).该研究不仅表明蛋白质工程可以进化出高效的生物酶,量子力学/分子力学(QM/MM)分析还揭示了突变体催化活性提高的分子机制.与酸碱催化的Kemp消除反应不同,最近Korendovych等报道以肌红蛋白作为骨架基于氧化还原机制的Kemp消除反应,通过开发一种独特的基于...     

模拟含双锌核的甲烷单加氧酶催化甲烷和乙烷羟基化理论研究

采用密度泛函B3LYP方法,研究含双锌核的甲烷单加氧酶催化底物CH3X (X=H,CH3) 羟基化的反应机理.用cis-(HCOO)(C3N2H4)Zn2(μ-O)2(COOH)(C3N2H4)(其中C3N2H4＝咪唑)模拟双锌核甲烷单加氧酶中的关键化合物Q.研究表明,反应通过自由基回弹机理发生.首先,底物CH3X (X=H,CH3)与Q中的一个桥形氧发生相互作用生成分子复合物QCH3X.然后,Q中的一个桥形氧进一步夺取底物中的氢原子,生成QH和XCH2双自由基.这两种双自由基很容易结合生成醇类分子复合物PXCH2OH,其中P= cis-(HCOO)(C3N2H4)Zn(μ-O)Zn(COOH)(C3N2H4).最后,分子复合物PXCH2OH脱去羟基化合物XCH2OH生成P.在298.15K和1atm的条件下,含双锌核甲烷单加氧酶Q催化CH4和CH3CH3羟基化反应在蛋白质溶液中的速率常数分别为6.414×10-19和1.542×10-6 dm3·mol-1·s-1.