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“0 孔”和“1 孔”状态的 Cu4S 簇:N2O 还原酶活性 CuZ* 位点的几何和电子结构变化
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2023-08-11 , DOI: 10.1021/jacs.3c04893 Yang Liu 1 , Sayanti Chatterjee 2 , George E Cutsail 2, 3 , Sergey Peredkov 2 , Sandeep K Gupta 1 , Sebastian Dechert 1 , Serena DeBeer 2 , Franc Meyer 1, 4
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2023-08-11 , DOI: 10.1021/jacs.3c04893 Yang Liu 1 , Sayanti Chatterjee 2 , George E Cutsail 2, 3 , Sergey Peredkov 2 , Sandeep K Gupta 1 , Sebastian Dechert 1 , Serena DeBeer 2 , Franc Meyer 1, 4
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一氧化二氮还原酶 (N 2 OR) 是反硝化过程中的关键酶,其活性位点具有独特的 μ 4 -硫桥四核 Cu 簇(所谓的 Cu Z或 Cu Z * 位点)。催化机制的细节仍然存在争议,迄今为止,由于构建独特的{Cu 4 (μ 4 -S)}核心结构的困难,Cu Z */Cu Z位点的合成模型复合物极其罕见。在此,我们报道了由大环 {py 2 NHC 4 } 配体(py = 吡啶)支持的 [Cu 4 (μ 4 -S)] n+ ( n = 2, 2 ; n = 3, 3 ) 簇的合成和表征,NHC = N-杂环卡宾),处于 0 孔 ( 2 ) 和 1-孔 ( 3 ) 状态,从而模拟酶促 N 2 O 还原过程中Cu Z * 位点的两种活性状态。通过采用多种方法阐明了这些{Cu 4 (μ 4 -S)}团簇的结构和电子性质,包括X射线衍射(XRD)、核磁共振(NMR)、UV/vis、电子顺磁共振(EPR) 、Cu/S K 边 X 射线发射光谱 (XES) 和 Cu K 边 X 射线吸收光谱 (XAS) 与时间相关密度泛函理论 (TD-DFT) 计算相结合。{Cu 4 (μ 4 -S)} 核从2 (τ 4 (S) = 0.46,跷跷板) 氧化到3 (τ 4 (S) = 0.03,方形平面) 时会发生显着的几何变化,其中迄今为止,生物 Cu Z (*) 位点尚未观察到,这对于已知的模型复合物来说是前所未有的。1 孔物种3的单电子主要通过中心 S 原子在两个相对的 Cu 离子上离域,由 π/π 超交换途径介导。Cu K-edge XAS 和 Cu/S K-edge XES 证实了基于 Cu/S 的混合氧化事件,其中最低未占分子轨道 (LUMO) 具有显着的 S 特征。此外,初步反应性研究证明中心μ 4 -S在完全还原的0-空穴状态下具有亲核特性。
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更新日期:2023-08-11
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