Über den „Neuanbindungs”-Mechanismus der Alkanhydroxylierung durch Cytochrom P450: elektronische Struktur der Zwischenstufe und Charakter des Elektronentransfers bei der Neuanbindung
✍ Scribed by Michael Filatov; Nathan Harris; Sason Shaik
- Publisher
- John Wiley and Sons
- Year
- 1999
- Tongue
- English
- Weight
- 96 KB
- Volume
- 111
- Category
- Article
- ISSN
- 0044-8249
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✦ Synopsis
Die Alkanhydroxylierung ist ein Schlüsselprozeû, über den das Hämenzym Cytochrom P450 Xenobiotika im Stoffwechsel umsetzt. [1] Der als Neuanbindungs(¹Reboundª)-Mechanismus bezeichnete, allgemein akzeptierte Mechanismus (Schema 1) [2] verläuft zunächst über eine Wasserstoffabspaltung vom Alkan (RH) durch den aktiven Ferryl-Oxen-Komplex (Por . Fe IV O), wobei ein Radikal R . und ein Hydroxoeisen-Komplex als Zwischenprodukte gebildet werden (Stufe a). Anschlieûend wird das Radikal erneut und zwar an die Hydroxygruppe gebunden (¹Neuanbindungª), wobei der Eisen(iii)-Alkohol-Komplex gebildet wird (Stufe b). Dieser Mechanismus ist derzeit heftig umstritten, da jüngste mechanistische Untersuchungen, [3] bei denen ultra-von Adamantan für unser System 10 und 0.25 für das Gif II -System. Interessanterweise werden bei unserer Reaktion keine anderen Oxidationsprodukte beobachtet (d. h. 100 % Selektivität).
Zwar haben wir beim gegenwärtigen Stand noch keinen Beweis für einen eindeutigen Mechanismus, doch kann die Reaktion unter Annahme des folgenden Reaktionsweges verstanden werden, der ähnlich zu dem von Murahashi et al. vorgeschlagenen ist: [6] Die Reaktion von Isobutyraldehyd mit molekularem Sauerstoff [14] in Gegenwart von amorphem Metall/amorpher Legierung und Essigsäure könnte Perisobuttersäure ergeben, [15] die anschlieûend mit dem Metall/der Legierung zu einer Metalloxo-Spezies und Isobuttersäure reagieren würde [16,17] . Abspaltung eines Wasserstoffatoms von Cyclohexan durch die Metalloxo-Spezies und anschlieûender Hydroxyliganden-Transfer zum resultierenden Radikal würde die Alkohole liefern. Unter denselben Bedingungen können Alkohole in Ketone überführt werden. Die hier beschriebene Reaktion zeigt, daû nanostrukturierte amorphe Metalle/Legierungen hervorragende Katalysatoren für die aerobe Oxidation von Cycloalkanen unter milden Bedingungen sind.