水素原子・プロトン・ヒドリド移動におけるトンネル効果

• Project/Area Number: 09226222
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 福住 俊一 大阪大学, 工学部, 教授 (40144430)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 末延 知義 大阪大学, 工学部, 助手 (90271030) ; 伊東 忍 大阪大学, 工学部, 助教授 (30184659)
• Project Period (FY): 1997
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1997)
• Budget Amount: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 1997: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: トンネル効果 / 水素原子移動 / プロトン移動 / ヒドリド移動 / 電子移動 / NADH補酵素 / アレニウスプロット / 電子スピン共鳴

Research Abstract

本研究はジヒドロニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)モデル化合物として9,10-ジヒドロ-10-メチルアクリジン(AcrH_2)および1-ベンジル-1,4-ジヒドロニコチンアミド(BNAH)を用い、その水素原子、プロトン、ヒドリド移動反応におけるトンネル効果について系統的な研究を行なうことを目的としている。1.NADHモデル化合物から安定中性ラジカルへの水素移動反応におけるトンネル効果 AcrH_2からインドリノンニトロキシドラジカル等の中性ラジカルへの水素移動の速度には速度論的重水素同位体効果が認められそのアレニウスプロットから得られたΔH^≠_D-ΔH^≠_H,ΔS^≠_D-Δ^≠_Hの値は古典的には説明できない大きな値となった。従って、この水素移動には顕著なトンネル効果があることがわかった。2.NADHモデル化合物からラジカルアニオンへの水素移動反応におけるトンネル効果 BNAHおよびAcrH_2は2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノセミキノンラジカルアニオン(DDQ)へ水素移動反応速度にも速度論的重水素同位体効果が認められ、プロトン移動に対してもトンネル効果があることがわかった。3.NADHモデル化合物からキノン類へのヒドリド移動反応におけるトンネル効果 AcrH_2およびその重水素化体AcrD_2から2,3-ジシアノ-p-ベンゾキノン(CN_2Q)へのヒドリド移動反応には、大きな速度論的重水素同位体効果が認められ、ヒドリド移動反応速度の低温でのアレニウスプロットの折れ曲がりが観測された。これは、プロトン移動過程におけるトンネル効果のためであると考えられる。

Research Products

• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Electron Transfer Mechanism of Organocobalt Porphyrins. Site of Electron Transfer,Migration of Organic Groups,and Cobalt-Carbon Bond Energies in Different Oxidation States" J.Am.Chem.Soc.(印刷中). (1998)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Kinetic and Thermodynamic Studies of Iron(III) and Iron(IV) Sigma Bonded Porphyrins. Formation and Reactivity of [(OEP)Fe(R)]^<n+> where OEP is the Dianion of Octaethylporphyrin,n=0,1,2,3 and R=C_6H_5,3,4,5-C_6F_3H_2,2,4,6-C_6F_3H_2,C_6F_4H or C_6F_5" Inorg.Chem.(印刷中). (1998)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Mechanistic Studies of Aliphatic Ligand Hydroxylation of a Copper Complex by Diozygen:A Model Reaction for Copper Monooxygenases" J.Am.Chem.Soc.120(印刷中). (1998)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Modeling of the Chemistry of Quinoprotein Methanol Dehydrogenase. Oxidation of Methanol by Calcium Complex of Coenzyme PQQ via Addition-Elimination Mechanism." J.Am.Chem.Soc.119・2. 439-440 (1997)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Direct Observation of Radical Intermediates Derived from Thiamin Coenzyme Models and the Redox Behavior" Angew.Chem.,Int.Ed.37(印刷中). (1998)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Model Studies of Calcium-containing Quinoproteins Alcohol Dehydrogenaes. Catalytic Role of Ca^<2+> for the Oxidation of Alcohols by Coenzyme PQQ" Biochemistry. (印刷中). (1998)
• [Publications] Shunichi Fukuzumi et al.: "Advances in Photochemistry" Wiley(new York),(印刷中), (1998)