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酵素進行氫氣異相裂解反應之模型錯合物證據
閱讀：987 發布時間：2010-11-6氫氣的異相裂解反應（Heterolytic cleavage reaction）是鎳鐵氫化酵素（[NiFe]Hydrogenase）進行氫氣催化反應中zui關鍵的一步，但是長久以來對于氫氣如何與酵素活性中心作用，一直沒有明確的方向。zui近，利用一種銥（Iridium）或銠（Rhodium）金屬錯合物，嘗試證明酵素活性中心（active site）與氫氣分子作用型態。
近年來由于石油價格不斷飆漲，能源危機（energy crisis）的疑慮始終沒有消除，又加上氣候環境的惡化，使人們開始重視暖化的嚴重性。因此世界各國陸續投入人力資金嘗試開發新的、干凈的能源，期望替代現有以碳為基礎的能源使用形式。自然界中有一類氫化酵素可進行氫氣的可逆氧化還原反應，此類酵素在生物體的氫循環扮演著重要的角色。
由先前理論計算的預測，在氫氣進入酵素活性中心后，會進行異相裂解反應，使得配位于鎳中心上的其中一個半胱氨酸（cysteine）被氫化，并且形成負一價的氫（hydride）配位在鎳中心上。來自日本名古屋大學（Nagoya University）化學系的Kazuyuki Tatsumi教授等人，利用含去氫化硫醇（thiolate）的銥或銠有機金屬錯合物，于氫氣的環境下與氫氣反應，成功地得到負一價的氫配位在金屬中心上，并發現配位的去氫化硫醇被氫化的金屬錯合物，且經X光單晶繞射儀解析其分子結構。這樣的模型錯合物的結構證據支持了理論計算的預測，酵素進行氫氣異相裂解反應時，負一價的氫會配位在鎳中心上而非鐵中心，并且其中一個半胱氨酸被氫化。
Tatsumi教授等人合成出的化合物其氫氣催化的條件也相較于過往的高壓降低不少，約一大氣壓即可進行反應。并且，環境溫度控制在約-20度的溫度條件下，再升溫至100度則催化劑可回復原狀，進而完成一個催化循環。
一直以來，學界對于氫氣如何與氫化酵素的活性中心作用有著高度的興趣。Tatsumi教授等人的工作很干凈利落的提供證據證明氫氣與活性中心的作用方式，雖然其使用的金屬并非酵素使用的鎳而是銥或銠，但是從模型錯合物提供的證據，亦可以指出可能的方向。