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环境化学2020 -蒽醌和L-氨基酸衍生物席夫碱Cu(II)配合物作为生物燃料电池阴极和氧还原漆酶之间的介体-竹内雄人-东京理科大学

竹内佑都

 抽象的：

背景：生物燃料电池的阴极材料有时含有介体（金属络合物）以提高电极和漆酶之间的电子传递效率。漆酶是一种催化氧四电子还原成水的酶。

 

方法：

我们合成了新的四种蒽醌和L-氨基酸（L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸和L-异亮氨酸）衍生物希夫碱Cu(II)配合物，旨在使用丰富的Cu金属代替Os或Os，以实现低成本材料常用的钌金属。

 

结论：

通过光谱、电化学和对接模拟研究，由于低还原电位、高电流密度和适当的对接特性，L-缬氨酸衍生物配体配合物在这四种配合物中表现出最好的介体性能。

 

关键词：

生物燃料电池；氧还原；手性席夫碱；铜(II); 漆酶

 

介绍：

漆酶不会形成中间体水溶性过氧化物，并且可以催化分子氧四电子还原成水。在肽聚合物中，这种电子还原是由于四个铜活性位点的作用。漆酶的铜位点主要根据其特征分为三种类型，称为1型（S配位蓝铜）、2型（正常）和3型（O桥双核）。1型位点存在于电子传递链蛋白中，与半胱氨酸协调，由于强电荷转移（CT）跃迁而呈现蓝色，也称为“蓝铜”

 

材料和方法

一般程序

 

可用的最高商业等级的化学品（来自关东化学的溶剂、来自东京化学工业的有机化合物以及来自和光的金属源和多壁碳纳米管）按原样使用，无需进一步纯化。杂色栓菌的漆酶购自 Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。基本上，2-羟基-9,10-二氧代-9,10-二氢蒽-1-甲醛是按照文献方法（甲酰化）制备的，并修改为使用 Biotage Initiator+微波合成装置在三氟乙酸中在 403 K 下反应 90 分钟。

 

配合物1-4的制备：

 

将 2-羟基-9,10-二氧代-9,10-二氢蒽-1-甲醛 (0.10 g, 0.40 mmol) 和 NaHCO3 (0.034 g, 0.40 mmol) 以及 L-丙氨酸 (0.036 g, 0.40 mmol) 处理于甲醇(50mL)和水(10mL)的混合溶液在333K下反应3小时，加入乙酸铜(II)一水合物(0.080g，0.400mmol)，搅拌2小时，产生绿色沉淀，得到过滤并用甲醇洗涤。复合物2-4也按照与1类似的程序分别使用L-缬氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸而不是L-丙氨酸来制备。紫外可见光谱和圆二色性 (CD) 光谱以及循环伏安图 (CV) 分别如图 1 和 2 所示。

 

复合物(1-4)+漆酶的对接：

对于电化学或光谱测量，在添加漆酶 1 后，将复合物（1-4）+漆酶的混合材料制备为复合物溶液（6 μM，溶于 70 mL 水：甲醇 = 9：1 溶剂），以讨论复合物和漆酶的对接。 mg 类似溶剂的溶液。

底线：这项工作部分在 2018 年 9 月 20-22 日德国柏林/柏林金色郁金香酒店 – 汉堡酒店的环境化学与工程上展示