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鉄硫黄蛋白質の窒素固定に関する量子化学的研究

铁硫蛋白固氮的量子化学研究

基本信息

批准号：
14740327
负责人：
茂木孝一
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

生態系が行う窒素循環において、ニトロゲナーゼが行う空気中の窒素分子をアンモニアに変換する窒素固定は、最も重要な生物反応である。ナイトロゲナーゼは、反強磁性状態にある{Fe_7MoS_9}及び{Fe_8S_7}を骨格中心にもち、電子伝達反応を行いながら常温・常圧条件下で窒素固定を行っている。本研究では、密度汎関数法および多配置関数法(RASSCF法)を用いて、ニトロゲナーゼ骨格中心の{Fe_7MoS_9}及び{Fe_8S_7}クラスターの電荷移動反応と窒素固定反応を理論的に明らかにした。電荷移動反応の過程で、いずれのクラスターもその骨格を保持する。{Fe_7MoS_9}および{Fe_8S_7}のいずれにおいても-1価の電荷で最安定構造であった。モリブデン挿入された{Fe_7MoS_9}の特徴は、{Fe_8S_7}より小さなエネルギー差で電荷移動可能であり、各電荷状態に低い励起状態が存在し、容易に電荷移動が可能であることである。2つのクラスターは電荷移動に関与する金属が全く異なり、{Fe_8S_7}ではクラスター中心の四つの鉄に存在するFe(3d)軌道の電子密度が変化するに対して、{Fe_7MoS_9}ではMo(3d)軌道の電子密度の変化が大きく、窒素固定反応の初状態にFeMocoのモリブデンが大きく関わってくる。窒素分子の挿入反応では、{Fe_8S_7}には窒素分子が全く挿入されないのに対し、{Fe_7MoS_9}では窒素分子の挿入により窒素分子の分子間距離も伸張する。これらの窒素分子の挿入反応では、窒素分子のπ^*軌道が電子受容体となるが、それぞれのクラスターの電子供与に関わる軌道(SOMO)の軌道エネルギーが異なり、窒素分子のπ^*軌道と、{Fe_8S_7}^<1->では全く相互作用をしないのに対し、{Fe_7MoS_9}^1では大きな相互作用を行う。これらの結果は、ニトロゲナーゼの窒素固定反応を解析する大きな足がかりとなった。

The asphyxiant of the raw material is fixed, and the most important thing is that the asphyxiant is fixed. Under the condition of normal temperature and normal temperature, the asphyxiant is fixed under the condition of high temperature, normal temperature, temperature, temperature and temperature. In this study, the density method and the multiple configuration method (RASSCF method) were used to demonstrate the theoretical basis of the anti-asphyxiant fixation theory of charge transfer in the bone lattice center (Fe_7MoS_9} and {Fe_8S_7}). The charge transfer response process is maintained in a high-performance manner. {Fe_7MoS_9} and {Fe_8S_7} make sure that the battery is the most stable in the first place. You may not be able to change the load due to the possibility that the differential charge transfer may be affected, and the low excitation status of each load may be affected, and it is easy to transfer the charge. It is easy to transfer the charge. 2. There is an increase in the density of electrons in Fe (3D), Mo (3D), Mo (3D), asphyxiation, and asphyxiation. There is an increase in the density of electrons in the four parts of the center. The asphyxiant molecule was inserted into the anti-asphyxiant molecule, the {Fe_8S_7} asphyxiant molecule was inserted into the asphyxia molecule, and the asphyxiant molecule was inserted into the asphyxiant molecule. The distance between the asphyxiant molecule and the asphyxiant molecule was extended. The molecule of asphyxia is transferred into the reverse circuit, the molecule of asphyxiant is transferred to the capacitor of the computer, and the computer is supplied to the capacitor of the circuit (SOMO). The molecule of asphyxiant is connected to the receiver of the circuit, the molecule of asphyxia, {Fe_8S_7} ^ & lt;1-&gt. Full interaction, interaction row, {Fe_7MoS_9} ^ 1 interaction row. The results showed that the asphyxiant fixation was reversed and analyzed.