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鐵醯腈水解酵素可以將具有毒性的有機腈類化合物水解產生較無毒性的醯胺類，而且通常是利用較溫和的條件。其活化態的金屬中心結構為一個低電子自旋的鐵三價中心、兩個去質子化醯胺鍵的氮以及三個半胺酸的硫。已知兩個半胺酸經過後轉錄修飾對於催化活性是必要的。第六個位於軸上的配位基則被推測是一個 OH- 或水分子。
　　為了更瞭解鐵醯腈水解酵素的活性中心鐵三價的電子結構，我們合成並結構鑑定了具有雙核(Fe)的錯合物 [Et4N]2[Fe2L2] (compound 2) (L 為 (Namid)2S3 的配位基)。 [Et4N]2[Fe2L2] 的 axial EPR 訊號顯示其鐵三價是一個中級電子自旋的金屬中心。配位基 L 以 NMR 的鑑定分析及探討。而 compound 2 以 IR、UV、EPR 及 X-ray 的鑑定分析探討其性質。
　　從文獻上知道 1,3,5-三乙基苯環化合物是一個具有可以形成固定的、預先組織好的特殊結構，因此我們利用這樣的苯環來合成一些新的化合物。先前已確定成功地合成出欄杆形式(rail-type)的分子：1,3,5-triethyl-2,4-bis(2,2’-disulfanediyldianilinyl[1]methyl)benzene (rail)，跟經過還原後得到的二硫醇基形式的大分子：1,3,5-triethyl-2,4-bis(2-mercaptoanilinyl[1]methyl)benzene (dithiol)。我們對於 dithiol 進行甲基化反應，將 dithiol 上的二硫醇基 (-SH) 置換成 SMe，得到 dithiol 的衍生物 compound 3。此外我們得到一種新的 rail 的晶體結構，內部未包裹有機小分子的 compound 4，並與先前包含著四氫呋喃或1,4環氧己烷的 rail，做比較並藉以探討。接著我們將 dithiol 加入兩倍鹼 (NEt3) 後與一倍量的 Hg(II)、Zn(II) 等金屬離子進行反應，期望能得到特殊結構的錯合物，結果我們分別得到了汞錯合物 (compound 5) 及鋅錯合物 (compound 6)，並以 IR、UV、NMR 及 X-ray 的鑑定分析探討其性質。

目次
章節 頁次
第一章 緒論 1
第一節 含鐵醯腈水解酵素的活性中心的小分子模擬模型 1
1-1-1 前言 1
1-1-2 醯腈水解酵素的特性與結構 2
1-1-3 催化反應機構的推測 6
1-1-4 五配位數的鐵三價中心錯合物包含硫醇、醯胺基氮混合配位 8
1-1-5 雙核 (Fe or Co) 的錯合物包含硫醇、醯胺基氮混合配位 11
1-1-6 本篇的工作內容概述 13
第二節 以三乙基取代苯環作為支架的二硫醇基超分子及其金屬錯合物 15
1-2-1 超分子與有機金屬化合物 15
1-2-2 硫醇基分子與汞原子 18
1-2-3 本篇的工作內容概述 19
第二章 實驗部分 21
第一節 一般實驗 21
第二節 物理性質的測量 23
第三節 含 N2S3 配位基及其金屬錯合物的合成 24
2-3-1 合成 compound L1 24
2-3-2 合成 compound L2 25
2-3-3 合成 compound L3 25
2-3-4 合成 compound 1 與 compound 2 26
第四節 以三乙基取代苯環作為支架的二硫醇基超分子及含金屬錯合物的合成 28
2-4-1 合成 compound 3 28
2-4-2 合成 compound 4 29
2-4-3 合成 compound 5 29
2-4-4 合成 compound 6 30
2-4-5 合成 compound 7 31
第三章 結果與討論 32
第一節 鐵醯腈水解酵素活性中心的小分子模擬模型的合成與鑑定 32
3-1-1 含 N2S3 配位基及其金屬錯合物的合成與鑑定 32
3-1-2 製作含 (Namid)2S3 與 (Namid)2S2 配位基的探討 42
3-1-3 Compound 1 以及 compound 2 與外加的配位基的反應 46
第二節 以三乙基取代苯環作為支架的二硫醇基超分子及其金屬錯合物 50
3-2-1 Dithiol (二硫醇基分子) 衍生物 compound 3 的合成與鑑定 50
3-2-2 Rail (欄杆分子) compound 4 的晶體養製過程與鑑定 53
3-2-3 Rail (欄杆分子) 結構及反應性的探討 55
3-2-4 Dithiol (二硫醇基分子) 與金屬離子的反應 63
3-2-5 Dithiol (二硫醇基分子) 與汞金屬離子的反應 63
3-2-6 Dithiol (二硫醇基分子) 與鋅金屬離子的反應 72
3-2-7 Dithiol (二硫醇基分子) 與鎘金屬的反應 84
第四章 結論及未來發展與展望 86
參考文獻 88
附錄一 晶體資料 92
附錄二 96

圖次 頁次
圖1-1-1 (Namid)2S2 或 (Namid)2S3 的配位基 8
圖1-1-2 (a) [FeIII(L-O2)]2-、(b) [Fe(N2S2)Cl]2- 和 (c) [Fe(N2S2)NO]-的結構示意圖 9
圖1-1-3 (a) [Fe(PhPepS)Cl]2-、(b) [Fe(PhPepS)(NO)]- 和 (c)
[{Fe(PhPepS)(NO)}2] 2- 的結構示意圖 10
圖1-1-4 (a) [FeIII(tame-(N2S)S2Me2]2-與 (b) [FeIII(tame-(N2SO2)S2Me2]2-的結構示意圖 11
圖1-1-5 (Namid)2S2 的配位基，(a)為 Et-(NH)2(SH)2Me2，(b)為 PyPSH4 11
圖1-1-6 Kovacs 於2008 年發表的雙核錯合物 (NMe4)2[Fe(Et-N2S2
Me2)]2與 pyridine 反應，形成單核的錯合物(NMe4)2[Fe(Et-N2S2Me2) (Py)] 12
圖1-1-7 Mascharak 於1999 年發表的雙核錯合物 [Et4N]2[Co2(PyPS)2]與 [Et4N][CN] 反應，形成單核的錯合物[Et4N]2[Co(PyPS)(CN)] 12
圖1-1-8 總合成圖 14
圖1-2-1 1,3,5-三乙基苯環衍生物 15
圖1-2-2 Kim 於1999 年使用 trinucleating ligand 與銅金屬鍵結，形成三個銅的金屬錯化合物 16
圖1-2-3 Lindner 於1999 年使用 trinucleating ligand 與鉑金屬鍵結，形成 three-dimensional 的金屬籠子分子 16
圖1-2-4 Lindner 於2001 年利用 three-dimensional triplatinacyclophane來當作接受子 17
圖1-2-5 Itoh 於2004 年利用類似的 trinucleating ligand (L) 與金屬(Pd、Cu、Co、Zn)，所合成出的 polymer 化合物反應圖 17
圖1-2-6 MerB 酵素催化的機制圖 18
圖1-2-7 Parkin 於2007 年模擬 MerB 的解毒作用的機制 19
圖1-2-8 總合成圖 20
圖3-1-1 compound 1 分子與分子之間藉由兩個鈉原子做為架橋，其鈉
原子與乙腈和乙醚分子進行配位鍵結，形成一維結構的聚合物 35
圖3-1-2 compound 2 的晶體結構 35
圖3-1-3 compound 2 溶於乙腈溶劑所測得的 UV-vis 譜圖 39
圖3-1-4 compound 2 溶於甲醇溶劑所測得的 UV-vis 譜圖 39
圖3-1-5 compound 2 溶於二甲基甲醯胺溶劑所測得的 UV-vis 譜圖 40
圖3-1-6 compound 2 的甲醇溶液於77K 測定EPR 光譜圖 40
圖3-1-7 compound 2 的四氫呋喃溶液於77K 測定EPR 光譜圖 41
圖3-1-8 compound 2 的二甲基甲醯胺溶液於77K 測定EPR 光譜圖 41
圖3-1-9 期望可獲得(Namid)2S2 的配位基，當 R 為 benzyl group 的化合物 L6 的1H NMR 譜圖 43
圖3-1-10 Yun Li 於2001 年發表的含有胺基與硫醇基的混合配位基的合
成 43
圖3-1-11 期望可獲得(Namid)2S2 的配位基，當 R 為 benzyl group 的化合物 L7 的1H NMR 譜圖 45
圖3-1-12 Yun Li 於2001 年發表的含有胺基與硫醇基的混合配位基的合
成 (二) 45
圖3-1-13 期望可獲得(Namid)2S2、 (Namid)2S3 的配位基 46
圖3-1-14 compound 1 溶於乙腈，compound 1 與一氧化碳氣體反應所測
得的 IR 譜圖 48
圖3-1-15 compound 1 溶於甲醇，compound 1 與一氧化碳氣體反應所測
得的 IR 譜圖 49
圖3-2-1 compound 3 的 1H NMR 譜圖 51
圖3-2-2 compound 3 的 13C NMR 譜圖 51
圖3-2-3 compound 3 的 FAB-MS 譜圖 52
圖3-2-4 compound 4 的 1H NMR 譜圖 54
圖3-2-5 compound 4 的 13C NMR 譜圖 54
圖3-2-6 Rail (欄杆分子) 在 THF / Hexane 以及在 1,4-Dioxane /
Hexane 養晶之後，所得rail 包裹四氫呋喃及1,4-環氧己烷分
子的結構示意圖 55
圖3-2-7 compound 4 的晶體結構 56
圖3-2-8 compound 4 結構圖 (俯視圖) 59
圖3-2-9 compound 4 結構圖 (側視圖) 59
圖3-2-10 compound 4 晶體資料模擬出 PXRD 的模擬圖譜 61
圖3-2-11 rail．THF 晶體資料模擬出 PXRD 的模擬圖譜 61
圖3-2-12 rail．1,4-dioxane 晶體資料模擬出 PXRD 的模擬圖譜 61
圖3-2-13 (a) rail 加入 HPF6 反應後產物的 1H NMR 譜圖，
(b) rail 的 1H NMR 譜圖 62
圖3-2-14 (a) rail 加入 HPF6 反應後產物的 13C NMR 譜圖，
(b) rail 的 13C NMR 譜圖 62
圖3-2-15 compound 5 的 1H NMR 譜圖 64
圖3-2-16 compound 5 的 13C NMR 譜圖 64
圖3-2-17 compound 5 與 dithiol 的 IR 光譜圖 65
圖3-2-18 compound 5 與 dithiol 的 UV-vis 光譜圖 65
圖3-2-19 compound 5．1,4-dioxane 的晶體結構 67
圖3-2-20 compound 5 包裹1,4-環氧己烷分子結構圖 (側視圖) 68
圖3-2-21 compound 5 包裹1,4-環氧己烷分子結構圖 (俯視圖) 68
圖3-2-22 compound 5．1,4-dioxane 的 1H NMR 譜圖 70
圖3-2-23 compound 5．1,4-dioxane 的低溫 1H NMR 譜圖 71
圖3-2-24 1,4-dioxane 的低溫 1H NMR 譜圖 71
圖3-2-25 compound 6 與 dithiol 的 IR 譜圖 73
圖3-2-26 compound 6 的晶體結構 74
圖3-2-27 compound 6 晶體以 space-fill model 表示 76
圖3-2-28 compound 6 的結構圖 (俯視圖)，由十個 dithiol 配位基與十個鋅金屬鍵結形成巨環的鋅金屬錯合物 77
圖3-2-29 compound 6 的結構圖 (側視圖) 78
圖3-2-30 compound 6 的結構圖 (側視圖) 78
圖3-2-31 compound 6 的N(3) 與 C(31) 相鄰原子上的氫原子之間的夾
角關係 80
圖3-2-32 compound 6 的 1H NMR 譜圖 81
圖3-2-33 compound 6 的 13C NMR 譜圖 81
圖3-2-34 compound 6 的 1H - 1H COSY NMR 譜圖 82
圖3-2-35 compound 6 的 1H - 13C HSQC NMR 譜圖 83
圖3-2-36 compound 7 的 1H NMR 譜圖 85
圖3-2-37 compound 7 的13C NMR 譜圖 85
圖5-1 化合物 L1 的 1H NMR 譜圖 96
圖5-2 化合物 L1 的 13C NMR 譜圖 96
圖5-3 化合物 L2 的 1H NMR 譜圖 97
圖5-4 化合物 L2 的 13C NMR 譜圖 97
圖5-5 化合物 L3 的 1H NMR 譜圖 98
圖5-6 化合物 L3 的 13C NMR 譜圖 98

式次
式1-1-1 醯腈水解酵素分解醯腈分子的示意圖 1
式1-1-2 醯腈水解酵素分解醯腈分子的示意圖 (二) 1
式1-1-3 一氧化氮對於鐵醯腈水解酵素活性中心光調控性鍵結示意圖 5
式1-1-4 醯腈水解酵素對醯腈類化合物進行水解的推測機構反應式 7
式3-1-1 配位基 L1、L2、L3 的合成路徑 32
式3-1-2 compound 1 的合成路徑 33
式3-1-3 compound 2 的合成路徑 34
式3-1-4 (Namid)2S2 配位基的合成路徑 42
式3-1-5 compound 1 以及 compound 2 與外加的配位基的反應式 47
式3-2-1 compound 3 合成圖 50
式3-2-2 Rail (欄杆分子) compound 4 合成圖 53
式3-2-3 Rail (欄杆分子) 進行質子化反應式 57
式3-2-4 Dithiol (二硫醇基分子)與Hg(NO3)2．H2O 的反應式 63
式3-2-5 compound 5．1,4-dioxane 合成圖 66
式3-2-6 Dithiol (二硫醇基分子)與 ZnCl2 的反應式 72
式3-2-7 Dithiol (二硫醇基分子) 與 Cd(NO3)2．4H2O 的反應式 84

表次
表1-1-1 一氧化氮抑制的非活化態鐵醯腈水解酵素鐵中心幾何 4
表2-1 實驗室用藥品及來源廠商 21
表3-1-1 compound 2 重要鍵長與鍵角 36
表3-1-2 compound 1 與 compound 2 結構的比較 37
表3-2-1 Rail (欄杆分子) 孔徑大小的比較 60
表3-2-2 compound 5．1,4-dioxane 重要鍵長與鍵角 67
表3-2-3 compound 6 重要鍵長與鍵角 75

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