カーバイド配位子を有する鉄硫黄クラスターの合成と性質の解明

具有碳化物配体的铁硫簇的合成和性质阐明

基本信息

批准号：
22K19054
负责人：
竹本真
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Osaka Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19054/
关键词：
カーバイド鉄硫黄クラスターニトロゲナーゼ窒素固定

项目摘要

窒素固定酵素ニトロゲナーゼは、大気中の窒素分子を常温常圧で還元し、生命に必須のアンモニアを生成する金属酵素である。その活性部位には、炭素原子（カーバイド）を共有頂点とするダブルキュバン型鉄硫黄クラスターが存在する。このユニークな構造と機能を持つ活性部位の形成過程と作用機構を分子レベルで理解することにより、触媒科学の発展につながる多くの有用な知見を獲得できるものと期待される。本研究では、ニトロゲナーゼ活性部位のモデルとなる鉄硫黄カーバイドクラスターを合成し、それらの生成機構および窒素固定に関連した反応性を解明することを目的とする。本年度は種々のキュバン型Fe4S4クラスターとカーバイド配位子となる炭素源との反応を精査した。ニトロゲナーゼ活性部位の形成においてS-アデノシルメチオニンから2分子のFe4S4 クラスターの会合体へのメチル基が転移すると考えられている。これをふまえ、出発物質となる Fe4S4 クラスターを合成し、その溶解性、安定性などの基本的な情報を確認した。これらの知見をもとに次年度には、2分子のFe4S4 クラスターの連結によるダブルキュバン構造の構築を行う予定である。

固氮酶固氮酶是一种金属酶，可在室温和常压下还原大气中的氮分子，产生生命所必需的氨。在其活性位点中，存在一个以碳原子（碳化物）为共用顶点的双异丙烷型铁硫簇。通过在分子水平上了解这种具有独特结构和功能的活性位点的形成过程和作用机制，预计我们将能够获得许多有用的知识，从而促进催化科学的发展。本研究的目的是合成铁碳化硫簇作为固氮酶活性位点的模型，并阐明其形成机制和与固氮相关的反应活性。今年，我们研究了各种古巴型 Fe4S4 团簇与作为碳化物配体的碳源之间的反应。据认为固氮酶活性位点的形成涉及甲基从S-腺苷甲硫氨酸转移到两个Fe4S4簇分子的聚集体。在此基础上，我们合成了Fe4S4团簇作为起始材料，并确认了其溶解度和稳定性等基本信息。基于这些发现，我们计划在明年通过连接两个 Fe4S4 簇分子来构建双古巴烷结构。