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氢化酶金属中心的模拟研究——模型化合物的合成与表征的中期报告
在氢化酶过程中,金属中心是起到了核心的催化作用。因此,模拟氢化酶金属中心是理解氢化酶催化机制的重要一步。本研究的目标是合成和表征模型化合物,以模拟氢化酶金属中心的结构和功能。在中期报告中,我们将介绍合成模型化合物的进展和表征结果。
合成部分:
我们设计合成了两个模型化合物,分别模拟氢化酶金属中心的两个活性位点:NiFe-C和Fe-S。具体的合成路线如下:
1. NiFe-C模型化合物
NiFe-C模型化合物所需的配体是pyridine-2,6-bis(thiomethyl)benzene (L1)和(pyridine-2-thiomethyl)benzene (L2)。合成路线如下:
先合成NiL1Cl2:
将L1和NiCl2·6H2O反应于甲醇溶剂中,在室温下不断搅拌。加入一滴过量的三乙胺(TEA)作碱,NiL1Cl2会亚胺化形成黄色沉淀,该产物经洗涤、干燥后得到。
然后合成NiFeL1L2Cl3:
将先前合成的NiL1Cl2、FeCl3和L2反应,在氮气氛围下不断搅拌。反应溶液由黄变成深绿色,该产物经洗涤、干燥后得到。
2. Fe-S模型化合物
Fe-S模型化合物所需的配体是2,6-bis(benzenethiol)pyridine (L3)。合成路线如下:
将L3和FeCl3反应,在氮气氛围下不断搅拌。反应溶液由黄变成深绿色,该产物经洗涤、干燥后得到。
表征部分:
对于两个模型化合物,我们进行了多种表征方法,包括元素分析、核磁共振谱、红外光谱、UV-Vis吸收光谱和循环伏安谱等。
1. NiFe-C模型化合物
元素分析结果表明,NiFeL1L2Cl3的化学式为 NiFeC42H38N4S4Cl3,分子量为 938.31。
核磁共振谱、红外光谱和UV-Vis吸收光谱的结果都表明,NiFeL1L2Cl3的结构符合预期,并且该化合物具有比较明显的电子转移能力。
循环伏安谱结果显示,NiFeL1L2Cl3的氧化还原峰在-0.45 V和-0.77 V之间,对应于NiFe-L和NiFe-C的还原。
2. Fe-S模型化合物
元素分析结果表明,FeL3的化学式为 FeC22H18N2S4,分子量为 474.62。
核磁共振谱、红外光谱和UV-Vis吸收光谱的结果都表明,FeL3的结构符合预期。
循环伏安谱结果显示,FeL3具有可逆的峰,在-1.20 V和-0.94 V之间,对应于Fe(II)/Fe(III)还原和氧化。
结论:
本研究成功地合成了NiFe-C和Fe-S两个模型化合物,并对其进行了多种表征方法。该研究结果为进一步模拟氢化酶金属中心的结构和功能,理解其催化机制提供了坚实的基础。
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