A Five-Coordinate Heme Dioxygen Adduct Isolated within a Metal–Organic Framework

化学 血红素 加合物 咪唑 穆斯堡尔谱学 金属 过渡金属氧配合物 铁质 结晶学 光化学 立体化学 无机化学 有机化学 物理 量子力学
作者
John S. Anderson,Audrey T. Gallagher,Jarad A. Mason,T. David Harris
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:136 (47): 16489-16492 被引量:98
标识
DOI:10.1021/ja5103103
摘要

The porphyrinic metal-organic framework (MOF) PCN-224 is metalated with Fe(II) to yield a 4-coordinate ferrous heme-containing compound. The heme center binds O2 at -78 °C to give a 5-coordinate heme-O2 complex. For the first time, this elusive species is structurally characterized, revealing an Fe(III) center coordinated to superoxide via an end-on, η(1) linkage. Mössbauer spectroscopy supports the structural observations and indicates the presence of a low-spin electronic configuration for Fe(III). Finally, variable-temperature O2 adsorption data enable quantification of the Fe-O2 interaction, providing a binding enthalpy of -34(4) kJ/mol. This value is nearly half of that observed for comparable 6-coordinate, imidazole-bound heme-O2 complexes, a difference that further illustrates the importance of axial ligands in biological heme-mediated O2 transport and storage. These results demonstrate the ability of a MOF, by virtue of its rigid solid-state structure, to enable isolation and thorough characterization of a species that can only be observed transiently in molecular form.

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