PHYSICAL STUDIES OF METALLOPORPHYRINS & THEIR REACTIONS
金属卟啉的物理研究
基本信息
- 批准号:3229304
- 负责人:
- 金额:$ 11.02万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:1983
- 资助国家:美国
- 起止时间:1983-07-01 至 1989-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The project concerns important aspects of the chemistry of metalloporphyrin
that serve as good models for hemoproteins such as hemoglobin, myoglobin,
cytochromes, and peroxidases. These proteins function in a variety of
processes, including oxygen transport and storage, electron transfer
catalysis, peroxide utilization, and detoxification. There are several
project goals. (1) We plan to investigate the influence of
hydrogen-bonding from coordinated imidazole and propionic acid side chains
on the heme redox potetials and the reactivity of coordinated ligands. (2)
59 Co NMR will be used to probe the electronic environment about the metal
in cobalt(III) porphyrins with respect to ring substituent and axial ligand
variation, and hydrogen-bonding to/from axial ligands. We shall attempt to
define a correlation between 59C0 and 57Fe NMR chemical shifts so that 57Fe
chemicals shifts can be predicted for iron porphyrins and, ultimately,
hemoproteins. (3) Electrochemistry at ca. -90 degrees C in relatively
nonpolar solvent (e.g., dichloromethane) will be applied to thermally
unstable species that model intermediates in peroxidase and cytochrome
P-450 mediated reactions. The compounds to be studied include prophyrins
(TPP,PPIX, PPIXDME, chelated hems) with the following relevant links:
M-O2(M = Fe,Co), Fe-O-O-Fe, Fe-O, and Co(SR)O2. The purpose here is to
study the redox behavior of these species and relate this to the protein
reactions. (4) The applicability of pulsed laser optoacoustic spectroscopy
to problems in metalloporphyrin and other biochemical dynamics will be
tested. This may allow reactions to be studied at far lower reactant
concentractions that previously possible.
A variety of techniques are to be utilized. The kinetics will be followed
via stopped-flow methods at temperatures from +50 degrees C to -70 degrees
C. Others will be followed by the optoacoustics methods; this has never
before been attempted and may be highly significant for studying protein
reactions because only ca. 10-8 M concentrations are required. The
electrochemistry will entail cyclic voltammetry, coulometry, and various
polarographic techniques. The most promising is our recently develped
method for doing cyclic voltammetry at very low temperatures in unreactive
solvents. This may be extended to nonpolar solvents (e.g., toluene) by
using microelectrode technology. 59Co NMR will be done at various field
strengths to ascertain the importance of chemical shift anisotropy on the
chemical shifts and linewidths, which relate to the d-d excitation energies
in the porphyrin complexes.
The proposed experiments offer an opportunity to delineate several
important aspects of hemoprotein models. These include (1) the role of
hydrogen-bonding on reactivity and redox behavior, (2) the electron
transfer chemistry of reaction intermdiates, and (3) the electronic
influence of the prophyrin ligand in comparison to other donor molecules.
该项目涉及金属卟啉化学的重要方面
作为血红蛋白、肌红蛋白等血红蛋白的良好模型
细胞色素和过氧化物酶。 这些蛋白质具有多种功能
过程,包括氧传输和储存、电子转移
催化、过氧化物利用和解毒。 有几个
项目目标。 (1)我们计划调查影响
配位咪唑和丙酸侧链的氢键
血红素氧化还原电位和配位配体的反应性。 (2)
59 Co NMR将用于探测金属的电子环境
在钴(III)卟啉中关于环取代基和轴向配体
变化,以及与轴向配体的氢键作用。 我们将尝试
定义 59C0 和 57Fe NMR 化学位移之间的相关性,使得 57Fe
可以预测铁卟啉的化学变化,并最终,
血红素蛋白。 (3) 电化学-90℃相对
非极性溶剂(例如二氯甲烷)将被施加到热
模拟过氧化物酶和细胞色素中间体的不稳定物种
P-450 介导的反应。 待研究的化合物包括卟啉
(TPP、PPIX、PPIXDME、螯合下摆)具有以下相关链接:
M-O2(M = Fe,Co)、Fe-O-O-Fe、Fe-O 和 Co(SR)O2。 这里的目的是
研究这些物种的氧化还原行为并将其与蛋白质联系起来
反应。 (4)脉冲激光光声光谱的适用性
金属卟啉和其他生化动力学问题
已测试。 这可能允许在低得多的反应物下研究反应
以前可能的浓度。
将使用多种技术。 动力学将遵循
在 +50 摄氏度至 -70 摄氏度的温度下通过停流方法
C.其他的依次采用光声学方法;这从来没有
之前曾尝试过,对于研究蛋白质可能非常重要
反应,因为只有大约。需要 10-8 M 浓度。 这
电化学将涉及循环伏安法、库仑法和各种
极谱技术。 最有前途的是我们最近开发的
在非常低的温度下进行循环伏安法的方法
溶剂。 这可以扩展到非极性溶剂(例如甲苯):
采用微电极技术。 59Co NMR将在各个领域进行
确定化学位移各向异性对
化学位移和线宽,与 d-d 激发能相关
在卟啉配合物中。
拟议的实验提供了一个机会来描述几个
血红素蛋白模型的重要方面。 其中包括 (1) 的作用
氢键对反应性和氧化还原行为的影响,(2) 电子
反应中间体的转移化学,以及(3)电子
与其他供体分子相比,卟啉配体的影响。
项目成果
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