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文檔簡介
1、過渡金屬離子在化學和生物氧化領域都扮演著極其重要的作用,其中金屬氧物種(Mn+=O)、氫氧物種(Mn+-OH)及過氧化氫物種(Mn+-OOH)在各類氧化反應中作為關鍵活性中間體參與氧化過程,但仍不明了的是生物氧化酶為何選擇性的選取Mn+=O,Mn+-OH或Mn+-OOH物種作為反應的活性中間體。因此,理解這三類活性物種氧化反應性能之間的異同性,將極大的加深對過渡金屬催化氧化本質(zhì)的認識,促進對生物酶催化氧化反應機理的理解,并為新的選擇性氧
2、化催化劑和藥物設計提供理論依據(jù)。本論文以模型化合物MnⅣ(Me2EBC)(OH)2(PF6)2為研究平臺,通過研究不同高價態(tài)錳活性物種在氫原子摘取,氧原子轉(zhuǎn)移和電子轉(zhuǎn)移反應中氧化反應性能的異同性,總結(jié)了金屬離子的氧化反應性能如何隨活性物種的物理化學性能如金屬-氧鍵級、質(zhì)子化狀態(tài)、氧化勢等變化的規(guī)律。
論文第二章,以[MnⅣ(Me2EBC)(OH)2](PF6)2模型化合物為平臺,詳細對比了MnⅣ=O和MnⅣ-OH物種氧化反應性
3、能間的差異:對于氫原子摘取反應,MnⅣ=O物種在摘氫反應后形成的MnⅢ-OH中間體,可以將羥基反饋(rebound)給底物自由基形成羥基化產(chǎn)物,而對于 MnⅣ-OH物種,摘氫后形成的MnⅢ-OH2中間體不能將羥基反饋給底物自由基。同時通過MnⅣ-OH和MnⅣ=O物種摘氫反應動力學的研究表明,二者的動力學參數(shù)非常相似,說明二者在摘氫反應中具有相似的過渡態(tài)。對于電子轉(zhuǎn)移反應,MnⅣ=O物種電子轉(zhuǎn)移能力較弱,而 MnⅣ-OH物種具有較強的電子
4、轉(zhuǎn)移能力,并且電子轉(zhuǎn)移能力隨凈電荷的增加而增加。
論文第三章,以含MnⅣ-OH基團的[MnⅣ(Me2EBC)(OH)2(PF6)2]模型化合物為研究平臺,詳細研究了凈電荷對Mn(Ⅳ)物種在氫原子摘取和電子轉(zhuǎn)移反應中氧化反應性能的影響,發(fā)現(xiàn)活性金屬中間體凈電荷的增加,會提高其氧化勢,加快其電子轉(zhuǎn)移速率,此為電荷促進電子轉(zhuǎn)移。然而,由于高價態(tài)Mn(Ⅳ)物種的氧化勢和還原態(tài)Mn(Ⅲ)物種的pKa值之間存在補償效應,凈電荷的增加對其在
5、摘氫反應中的氧化反應性能并無明顯的影響。
論文第四章的研究工作,以模型化合物Mn(Me2EBC)Cl2為研究平臺,詳細研究了MnⅣ-OOH物種在摘氫反應和加氧反應中的氧化反應性能,發(fā)現(xiàn)MnⅣ-OOH物種同時具有摘氫能力和加氧能力,但加氧效率要比摘氫效率高很多。雖然MnⅣ-OOH物種的摘氫反應效率不高,但是其摘氫能力卻比含有相同配位環(huán)境和氧化價態(tài)的MnⅣ-OH和MnⅣ=O物種均強。利用H218O和H218O2的同位素標記實驗,發(fā)
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