不同活性中心非血红素铁双加氧酶的生物模拟

作     者：李培 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙英姬

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：对羟基苯丙酮酸双加氧酶 β-二酮双加氧酶 不同活性中心 分子氧的活化 电子效应 

摘      要：通过人工设计、合成模拟天然酶结构和功能的模型配合物的方法来探究天然酶结构和功能的相关性、酶与底物的反应机理以及分子氧的活化机理,已经成为生物无机化学领域的一个研究热点。为弄清不同活性中心、配体和底物取代基的电子效应对于对羟基苯丙酮酸双加氧酶(4-Hydroxyphenylpyruvate dioxygenase,简称HPPD)和β-二酮双加氧酶(β-Diketone dioxygenase,简称Dke1)模型配合物与分子氧的反应性的影响,本文主要做了以下工作：(1)设计、合成及表征了3个新的2His-1COO系列模型配体L2NoRH(2-{[(Benzyl-pyridin-2-ylmethyl)amino]methyl}-4/5-R-benzoic acid;R:4-OMe,4-Me,5-Br)。(2)利用这些配体和实验室已有的配体L2NONO2H以及3His-1COO系列L3NoRH (2-{[bis(pyridine-2-ylmethyl)amino]methyl}-4/5-R-benzoic acid;R:4-OMe,4-Me,5-Br,5-N02),以一系列p-R-苯丙酮酸PPR (R:OH, Me, H, Br, NO2) (HPPD和Dke1的共同底物)为底物合成和表征了一系列相应的FeⅡ和CoⅡ的ES(酶-底物)模型配合物。(3)用UV-vis追踪的方法对模型配合物与分子氧的反应性进行了动力学研究,并用液质联用和高效液相色谱对其室温反应产物进行了定性和定量分析。通过比较研究探究了不同活性中心、配体和底物的电子效应对模型配合物的结构、性质及其与分子氧的反应性的影响,并根据各种光谱、电化学、动力学及产物分析结果,推测了模型配合物与分子氧反应降解配位底物HPP的Dke1型反应可能的反应机理。模型配合物与分子氧的反应性结果如下：① 2His-1COO和3His-1COO系列模型配合物均可与分子氧反应,得到Dkel型产物p-R-苯甲醛(R：OH,Me,H,Br,NO2);对相同取代基配体和底物、不同活性中心模型配合物,2His-1COO系列较3His-1COO系列反应活性高。②对相同活性中心和底物、不同配体的模型配合物,配体取代基的吸电子能力越强,其反应活性越高;③对相同活性中心和配体、不同底物的模型配合物,底物取代基的吸电子能力越强,其反应活性越高。总之,模型配合物与分子氧反应的速控步骤为超氧阴离子自由基进攻底物HPP羧基邻位碳,形成一个含过氧五元环配合物的过程,因此该反应为亲核反应。