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含磷酸盐化合物水解反应的综合理论模型

哈马德·阿里·哈桑、萨达夫·拉尼、法鲁克·艾哈迈德·基亚尼、斯蒂芬·费舍尔、索海布·阿斯拉姆、阿比拉·西坎达尔

含磷酸盐化合物的水解是生物学中的关键化学反应，需要破坏水的O-H键和底物的P-O键。最新的计算揭示了在水解过程中从攻击水到含磷酸盐的底物的两种质子转移模式，即，a）直接质子转移，和b）通过质子中继一个调解基地。我们指出，水解机制可以根据 O-H 和 P-O 键断裂的顺序、离开亲核试剂的强度以及质子转移的模式进行分类。这产生了一个方案，可用于理解酶用来水解 P-O-X (X=P, C) 键的两种专门催化策略：1) 酶降低离去基团的亲核强度，以促进离去基团的亲核强度。易裂 P-O _l断裂键并将一个形式负电荷从磷酸盐反应中心转移到离去的亲核试剂。2）许多酶避免质子从攻击水分子直接转移到磷酸盐反应中心。直接质子转移在磷酸盐反应中心上放置了过量的质子（正电荷），阻碍了磷酸盐和离开的亲核试剂之间P-O _{l键的断裂。}相反，通过助水或辅助催化碱从攻击水到磷酸盐反应中心的间接质子转移不会阻碍 P-O _l键的断裂。这两种策略存在于许多磷酸盐水解酶中。