半人工[Fe]-氢化酶的合成及机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21672045
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    陈大发
  • 依托单位：
    哈尔滨工业大学
  • 学科分类：
    B0102.配位化学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Hydrogen (H2) is not only a clean energy, but also an important industrial gas. Until now, most of the reactions involving H2 require a catalyst based on noble metals. Nature uses hydrogenases to make or activate H2, and the active sites of hydrogenases are based on Fe and (or) Ni. If we could understand the mechanism of hydrogenases, it is undoutedly important for the development of cheap H2-processing catalysts. The goal of this project is to understand the mechanism of [Fe]-hydrogenase. Firstly, to synthesize a series of new model complexes, we will introduce different groups, such as electron-donating groups, -OH group and water-soluble groups, to the pyridyl ring of [Fe]-hydrogenase models with “pyridinolmethylacyl” fragment. Electron-donating groups or electron-withdrawing groups will also be introduced to the -CH2- group of these models. Semisynthetic enzymes will then be reconstituted by the combination of these new models with apoenzyme of [Fe]-hydrogenase. The activity of these semisynthetic enzymes will also be explored. The research will lead to active semisynthetic enzymes with high efficiency, and is helpful for determining which groups in the active of [Fe]-hydrogenase are essencial for the activity. This project is important for understanding the mechanism of [Fe]-hydrogenase.
氢气是一种理想的清洁能源和一种重要的工业气体。目前，在氢气的制备或反应过程中往往需要用到贵金属催化剂。大自然利用氢化酶制备或活化氢气，而氢化酶的活性中心只含有金属Fe和（或）Ni，因此理解氢化酶的作用机理必将有助于发展便宜催化剂以代替这些贵金属催化剂。本项目致力于研究[Fe]-氢化酶作用机理。首先，拟修饰含有“吡啶酮亚甲基酰基”配体的[Fe]-氢化酶模拟物，如在吡啶环上引入给电子基、-OH、水溶性取代基、在亚甲基上引入给电子基或拉电子基等；之后拟将这些模拟物与[Fe]-氢化酶酶蛋白结合，制备半人工[Fe]-氢化酶，并系统研究这些半人工[Fe]-氢化酶的活性。通过这些研究，一方面能得到高活性的半人工[Fe]-氢化酶，另一方面能掌握[Fe]-氢化酶活性中心中的活性必需基团，这对于深入理解[Fe]-氢化酶的作用机理具有重要的意义。

结项摘要

受[Fe]-氢化酶活性中心结构启发，本项目利用核磁、红外、X-射线单晶衍射以及元素分析等手段分析鉴定了一系列含有“2-羟基吡啶”或“2-吡啶酮”基团的金属配合物，并研究了它们在氢转移、借氢、脱氢缩合和硅氢化等多类氢气相关反应中的催化效果。. (1) 制备了一系列含“2-羟基吡啶”或“2-吡啶酮”的NN-M和NNN-M型金属配合物，并将它们应用于催化氢转移、借氢和脱氢缩合等氢气相关反应中，发现了“2-羟基吡啶”和“2-吡啶酮”基团对上述反应的促进作用；. (2) 合成了一系列边臂上含未配位N杂环的NN-M型金属配合物，并将它们应用于催化氢转移、借氢和脱氢缩合等氢气相关反应中，发现了边臂上的未配位N杂环对上述反应的促进作用；. (3) 合成了一系列含“2-羟基吡啶亚甲基”的NNN-Co配合物，并将它们应用于催化炔烃的硅氢化反应中，发现了催化剂中2-羟基的给电子效应和亚甲基的柔性对上述反应的促进应用。. 上述成果对于理解[Fe]-氢化酶作用机理及制备效果更优的催化剂具有重要的意义。. 相关成果共发表SCI论文17篇，其中包括9篇Organometallics、2篇Dalton Trans.，以及ChemCatChem、Chem Asian J.、Chin. J. Org. Chem.、ACS Omega、Appl. Organomet. Chem.和Polyhedron各1篇，同时还有部分内容正在整理中。

项目成果

期刊论文数量（17）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Bidentate Ru(II)-NC Complexes as Catalysts for alpha-Alkylation of Unactivated Amides and Esters
双齿 Ru(II)-NC 配合物作为未活化酰胺和酯 α-烷基化的催化剂
  • DOI：
    10.1002/cctc.20190131910.1002/cctc.201901319
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    ChemCatChem
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Gong Dawei;Hu Bowen;Yang Weiwei;Chen Dafa
  • 通讯作者：
    Chen Dafa
NNN-Ruthenium Catalysts for the Synthesis of Pyridines, Quinolines, and Pyrroles by Acceptorless Dehydrogenative Condensation
NNN-钌催化剂用于无受体脱氢缩合合成吡啶、喹啉和吡咯
  • DOI：
    10.1021/acs.organomet.8b00359
  • 发表时间：
    2018-07
  • 期刊：
    Organometallics
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Deng Danfeng;Hu Bowen;Yang Min;Chen Dafa
  • 通讯作者：
    Chen Dafa
Regioselectivity in C-H activation: Reactions of N-heterocyclic indenes with Ru-3(CO)(12)
C-H 活化的区域选择性：N-杂环茚与 Ru-3(CO)(12) 的反应
  • DOI：
    10.1016/j.poly.2018.11.017
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Polyhedron
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Guo Zhen;Gong Dawei;Hu Bowen;Chen Dafa
  • 通讯作者：
    Chen Dafa
Synthesis, Reactivity, and Catalytic Transfer Hydrogenation Activity of Ruthenium Complexes Bearing NNN Tridentate Ligands: Influence of the Secondary Coordination Sphere
带有NNN三齿配体的钌配合物的合成、反应性和催化转移氢化活性：二级配位球的影响
  • DOI：
    10.1021/acsomega.7b00410
  • 发表时间：
    2017-07
  • 期刊：
    ACS Omega
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Shi Jing;Hu Bowen;Chen Xiangyang;Shang Shu;Deng Danfeng;Sun Yanan;Shi Weiwei;Yang Xinzheng;Chen Dafa
  • 通讯作者：
    Chen Dafa
Highly Regio- and Stereoselective Hydrosilylation of Alkynes Catalyzed by Tridentate Cobalt Complexes
三齿钴配合物催化炔烃的高度区域和立体选择性氢化硅烷化
  • DOI：
    10.1002/asia.201900577
  • 发表时间：
    2019-07-08
  • 期刊：
    CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Kong, Degong;Hu, Bowen;Chen, Dafa
  • 通讯作者：
    Chen, Dafa

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其他文献

铱杂碳龙配合物的合成及反应性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李金华;卓庆德;卓凯玥;陈大发;夏海平
  • 通讯作者：
    夏海平

其他文献

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陈大发的其他基金

[Fe]-氢化酶模拟物的合成、结构及反应性研究
  • 批准号：
    21302028
  • 批准年份：
    2013
  • 资助金额：
    25.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
[Fe]-氢化酶的化学模拟研究
  • 批准号：
    21242012
  • 批准年份：
    2012
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
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相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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