【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】氧氣活化和C–C鍵的選擇性氧化裂解在有機(jī)合成和工業(yè)生產(chǎn)中有極大的應(yīng)用價(jià)值，一直以來(lái)是相關(guān)化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。槲皮素2,4-雙加氧酶(QueDs)作為一類典型的生物金屬雙加氧酶，因其可在溫和條件下高效活化氧氣且高選擇性地催化黃酮醇類有機(jī)底物的C–C鍵氧化開(kāi)環(huán)裂解，引起了實(shí)驗(yàn)及理論化學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。雖然關(guān)于QueDs體系的研究已經(jīng)持續(xù)開(kāi)展了幾十年，但目前對(duì)QueDs催化反應(yīng)機(jī)制的理解依然存在很大爭(zhēng)議。
 

　　中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李春森課題組在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等的資助下，采用組合QM/MM計(jì)算方法以及MD模擬方法，深入研究了野生型含鎳槲皮素2,4-雙加氧酶(Ni-QueD)及其Glu76Asp和Glu76Gln兩種突變體催化氧化降解槲皮素的反應(yīng)全過(guò)程，發(fā)現(xiàn)并闡明了Ni-QueD通過(guò)活性中心Ni原子配位的Glu76殘基采取質(zhì)子耦合電子傳輸過(guò)程(PCET)引發(fā)底物氧化反應(yīng)，并利用Glu76與底物的氫鍵相互作用和轉(zhuǎn)換來(lái)調(diào)控實(shí)現(xiàn)底物的選擇性氧化開(kāi)環(huán)裂解的特殊反應(yīng)機(jī)制。此項(xiàng)研究工作不僅為深入理解金屬酶利用關(guān)鍵氨基酸殘基來(lái)調(diào)控催化反應(yīng)活性提供了理論見(jiàn)解，也為人工合成類似QueDs的仿生催化劑、實(shí)現(xiàn)特定催化反應(yīng)提供了新的思路。
 

　　上述研究成果以Mechanistic Insights into the Crucial Roles of Glu76 Residue in Nickel-dependent Quercetin 2,4-Dioxygenase for Quercetin Oxidative Degradation 為題發(fā)表在催化類期刊Journal of Catalysis上 (Journal of Catalysis, 2020, 387, 73-83. DOI:10.1016/j.jcat.2020.04.016)，文章的第一作者為中國(guó)科學(xué)院大學(xué)博士生閆雪原。