Синтетические аналоги гидрогеназ

Японские исследователи синтезировали низкомолекулярное координационное соединение, имитирующее действие ферментов-гидрогеназ. Новая синтетическая модель природного катализатора может подстегнуть разработку металлокомплексных катализаторов гидрирования/дегидрирования нового поколения.

Схематическое строение и принцип функционирования нового никель-рутениевого комплекса. (Рисунок © Science)

Многие бактерии могут использовать водород для восполнения своих энергетических потребностей. Гидрогеназы этих бактерий катализируют процесс разложения молекулярного водорода на два протона и два электрона. В нативных ферментах реализацию этого процесса обеспечивает кооперативное воздействие двух атомов металлов – либо двух атомов железа, либо атома железа и атома никеля.

Сеиджи Ого (Seiji Ogo) из Университета Киюшу решили создать изучить работу и построить модель гидрогеназы Ni-Fe. Этот тип гидрогеназ более распространен в природе, однако принцип их работы изучен в гораздо меньшей степени, чем принцип работы гидрогеназ Fe-Fe.

Ого и его коллеги не смогли синтезировать точную синтетическую копию гидрогеназы Ni-Fe, однако им удалось получить стабилизированный полидентатными лигандами никель-рениевый комплекс, форма которого подобна форме активного центра Ni-Fe гидрогеназы. Полученный комплекс, находясь в водном растворе и при комнатной температуре, разрывает молекулу водорода на H+ и H–. Гидрид-ион при этом в виде мостикового лиганда связывается с обоими металлами.

Ого отмечает, что полученный комплекс – первый шаг на пути к фиксации и переработке водорода. Японские исследователи планируют проварьировать степени окисления металлов-комплексообразователей и, возможно, заменить рутений на железо, а также перейти от стехиометрического процесса к каталитическому. Однако уже и то, что удалось предпринять, весьма значимо: гидридный комплекс может реагировать с протонами, вновь выделяя водород, а также восстанавливать карбонильные соединения.

Источник: Science, 2007, 316, 585