Mechanistic insights into consecutive 2e− and 2H+ reactions of hydrogenase mimic

氢化酶 化学 生物 计算生物学 生物化学
作者
Xu‐Zhe Wang,Shu‐Lin Meng,Jianguo Liu,Can Yu,Chen Ye,Haixu Wang,Maofu Pang,Xin Yu,Wenguang Wang,Xu‐Bing Li,Chen‐Ho Tung,Li‐Zhu Wu
出处
期刊:Chem [Elsevier BV]
卷期号:9 (9): 2610-2619 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.chempr.2023.05.010
摘要

The [NiFe] heterobinuclear hydrogenase active site in nature is responsible for a typical 2e− and 2H+ transformation with extraordinarily efficient H2 evolution. However, the difficulty in isolating the [NiFe] catalytic center and the sensitivity to air pose great challenges to unravelling the detailed 2e−/2H+ process. Herein, we design and synthesize a [NiIIMnIBr] ((dppe)NiII(μ-pdt)(μ-Br)MnI(CO)3) heterobinuclear mimic to track the reaction processes. Our results reveal that [NiIIMnIBr] is reduced to form [NiIIMnIH] ((dppe)NiII(μ-pdt)(μ-H)MnI(CO)3) in the presence of a proton (H+). IR-SEC, NMR, and X-ray crystal-structure analyses identify that the key [NiIIMnIH] intermediate interacts with a strong acid for H2 evolution via Mn ([NiIIMnII/IH]), whereas in the presence of a weak acid, further 1e− reduction at the Ni site affords [NiIMnIH]−-R species to react with H+. The full 2e−/2H+ H2 evolution picture of the heterobinuclear mimic relying on different metal centers presents a unique mechanistic understanding of hydrogenase mimics.

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