توسعه و پیشنهاد الگوهای عاملی جدید آنزیم وانادیم برمو پراکسیداز دارای لیگاندهای گوناگون سه پایه ی آمینی: مطالعه ی محاسبه های نظری

در این پژوهش، مکانیسم فرایند اکسایش کاتالیز شده ی برماید به وسیله ی کمپلکس اکسو-پراکسو وانادیم k[vo(o2)hheida] به کمک محاسبه های نظریه تابع چگال مورد بررسی قرار گرفت. این کمپلکس الگوی آنزیم وانادیم برمو پراکسیداز دارای بالاترین ثابت سرعت اکسایش گزارش شده در بین تمام کمپلکس های وانادیمی است. دو مسیر مکانیسمی حمله برماید به اتم اکسیژن پروتونه شده و نشده ی گروه پراکسو امکان پذیر است. حمله هسته دوستی مستقیم برماید به اکسیژن پروتونه شده ی پراکسو آغاز کننده واکنش است. پنج حالت گذار متفاوت برای مکانیسم فرایند کاتالیز شده به وسیله ی این کمپلکس پیدا شد که دو حالت گذار کم ترین مقدار سد انرژی را نشان می دهند. محاسبه های نظری مشابه درباره یک سری 14 تایی از کمپلکس های اکسو-پراکسو وانادیم(v) دارای لیگاندهای سه پایه آمینی (v-hheida (1)، v-hhmida (2)، v-ada (3)، v-ceida (4)، v-pyc (5)، v-peyc (6)، v-pyg (7)، v-nta (8)، v-aada (9)، v-haada (10)، v-pda (11)، v-imea (12)، v-bpg (13) و v-bpa (14)) انجام شد. طراحی کمپلکس های جدید 2، 5، 6، 9، 10 و 12 برای نخستین بار در این پروژه انجام گرفته است. مرحله تعیین کننده ی سرعت، انتقال اتم اکسیژن پروتونه شده از واحد پراکسو به سوبسترای برماید طی مکانیسم sn2 است. وابستگی مستقیم پوشش مغناطیسی وانادیم به ویژگی الکترونی لیگاند به وسیله ی اندازه گیری جا بجایی شیمیایی وانادیم-51 مشاهده شد. کاهش سد انرژی فعال سازی در اثر پروتونه شدن گروه عاملی ایمین (kcal mol–16-1) یا بلندتر شدن زنجیره جانبی سوم لیگاندهای سه پایه آمینی قابل توجه است. ارتباط بین جا بجایی شیمیایی وانادیم-51 و انرژی های انتقال بار از لیگاند به فلز نشان می دهد که افزایش توانایی الکترون دهندگی لیگاند باعث کاهش فاصله ی انرژی اوربیتال های مرزی کمپلکس های پراکسو می شود. هم چنین قدرت الکترون دهندگی لیگاند بر اساس میزان هم پوشانی اوربیتال های homobr و lumoo–o قابل تفسیر است. پویا ترین کمپلکس ها دارای لیگاندهای سه پایه آمینی با الکترون دهندگی ضعیف و توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی هستند. کاهش سدهای انرژی فعال سازی در محیط استونیتریل با به کار گیری روش پیوسته قطبش پذیر نشان دهنده ی پایدار شدن بیش تر حالت های گذار نسبت به واکنش گرها است. از آن جایی که مولکول استونیتریل با موضع فعال ترکیب ii درگیر می شود، تأثیر واضح حلال باعث افزایش چشم گیر سد های انرژی فعال سازی و هم خوانی به تر ثابت های سرعت محاسبه ای با مقدارهای تجربی شد. بر پایه ی نتیجه های محاسبه ای بدست آمده، کمپلکس های v-peyc، v-haada و v-pyc که قابل رقابت با کمپلکس نمونه ی v-hheida هستند به عنوان الگوهای جدید vbpo پیشنهاد می شوند.