《Journal of Molecular Structure》：Synthesis, structure and functional mimic of catechol oxidase & phenoxazinone synthase of trinuclear cyclic copper(II) complex with Cu
3O
3 core
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•合成了一种具有独特 Cu3O3 核心的新型三核环状 Cu(II) 配合物。•超分子相互作用在稳定该配合物的晶体结构方面起着至关重要的作用。•在有氧条件下表现出双重生物模拟活性，作为高效的儿茶酚氧化酶和苯并恶嗪酮合成酶。•具有出色的 Kcat 值，表现出优异的催化效率。•中心
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合成了一种具有独特 Cu3O3 核心的新型三核环状 Cu(II) 配合物。
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超分子相互作用在稳定该配合物的晶体结构方面起着至关重要的作用。
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在有氧条件下表现出双重生物模拟活性，作为高效的儿茶酚氧化酶和苯并恶嗪酮合成酶。
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具有出色的 Kcat 值，表现出优异的催化效率。
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中心 Cu3O3 核心有效地驱动了高催化转换数 (TON)。
引言
自然界已经开发出多种多样的金属酶来维持所有物种的生命活动。对于需氧生物而言，氧气的还原是氧化酶和加氧酶催化循环中的关键步骤 [1,2]。氧气与有机分子的反应是一个热力学可行但在动力学上惰性的过程，这是由于其自旋禁阻的性质，而在基态下，氧气处于三重态，而有机物质处于单重态 [3,4]。自然界进化出了几种针对多种反应具有选择性的金属酶；其中，苯并恶嗪酮合成酶和儿茶酚氧化酶是控制重要生物合成途径的两种重要酶 [5,6]。苯并恶嗪酮合成酶 [7,8] 是一种发现于抗生素链霉菌 (Streptomyces antibioticus) 中的寡聚多铜氧化酶，催化取代的 2-氨基苯酚氧化偶联生成放线菌素 D 合成过程中形成的苯并恶嗪酮发色团 [6,9]。这类放线菌素 D 类型的化学物质是强效的抗新生物剂，用于肾母细胞瘤和其他疾病的治疗 [9,11]。相反，儿茶酚氧化酶——一种在植物、动物、真菌和细菌中发现的 3 型铜酶，催化儿茶酚氧化为邻醌，随后邻醌自聚形成黑色素色素 [5,12]。
由于天然儿茶酚氧化酶的活性位点具有氧桥双核铜核心，使用双核铜配合物进行的模型研究对于标准化和理解酶促循环机制至关重要。在过去的几十年里，文献中描述了几种单核和多核铜基配合物作为氧化酶的有效功能模拟物 [6,13]。然而，成功模拟苯并恶嗪酮合成酶活性的金属配合物较少 [6,14]。在一项开创性研究中，Chaudhuri 及其同事报道了第一个能够驱动 2-氨基苯酚 (OAP) 有氧氧化偶联生成 2-氨基苯并恶嗪 -3-酮 (APX) 的四核 Cu(II) 立方烷核心 [15]。在此发现之后，识别出几种其他四核系统作为功能模型；然而，这些较大的簇合物经常在活性位点周围受到过度的空间位阻和有限的配位灵活性影响，从而损害了其动力学转换。最近，Manna 及其同事报道了一系列表现出双重苯并恶嗪酮合成酶和儿茶酚氧化酶活性的铜配合物，尽管由于配体骨架间电子通信不足，其催化效率仍然相当差 [16,17]。为了最大化活性位点的暴露，Shi 及其同事报道了一种用于儿茶酚氧化的高核度七核铜簇 [18]。此外，能够模拟这两种酶的多金属铜系统仍然很少见 [15,[19], [20], [21], [22], [23], [24]]。虽然三核铜配合物在生物学上具有重要意义，并且作为酶模型已有充分记录 [[25], [26], [27], [28], [29]]，Das 及其同事成功合成了一系列线性三核铜配合物作为苯并恶嗪酮合成酶的功能模型 [28]。各种铜和镍的线性同三核配合物、钴的混合价态配合物以及铜的异三核配合物已被确立为儿茶酚氧化酶的结构模型 [27,[30], [31], [32]]。尽管取得了这些进展，几乎所有的现有三核模型都具有线性或开链非环几何结构。值得注意的是，显示出双重儿茶酚氧化酶或苯并恶嗪酮合成酶活性的环状铜三核框架在文献中完全缺失。虽然已经合成了几种具有由配体氧原子桥接的中心 Cu3O3 核心的孤立结构 [[33], [34], [35], [36]]，但它们的研究严格限于其磁化学性质，其巨大的生物启发催化潜力完全未被探索。
在本工作中，我们通过合成一种新型环状三核 Cu(II) 配合物 [(L1)2(L2)Cu3(H2O)2(ClO4)](ClO4)2（其中 HL1 = 甲氧基双 (吡啶 -2- 基) 甲醇，HL2 = 1,3-二氨基 -2-丙醇）来解决这一文献空白，以探索双功能催化的分子途径。该配合物在将 3,5-二叔丁基儿茶酚 (3,5-DTBC) 转化为 3,5-二叔丁基醌以及将 2-氨基苯酚 (OAP) 转化为苯并恶嗪酮发色团的过程中表现出高催化效率。通过系统的紫外 - 可见光谱和 ESI-MS 分析，我们鉴定了关键中间体。据我们所知，这是首次报道氧桥接的环状三核铜框架表现出这种双重酶活性，为多金属生物模拟催化提供了一个高度优化、低能的范式。
章节片段
材料
所有化学品均购自 Sigma-aldrich，溶剂和氢氧化钠购自印度 Merck 公司。本研究中使用化学品为试剂级，无需进一步纯化。为了制备六水合高氯酸铜 (II)，将碱式碳酸铜 (II) 用 1:1 的高氯酸水溶液处理。
配合物 [(L1)2(L2)Cu3(H2O)2(ClO4)2](ClO4) 的合成
将 1,3-二氨基 -2-丙醇 (0.3 mmol, 27 mg) 和二 (2-吡啶基) 甲酮 (0.6 mmol, 110.52 mg) 一起置于甲醇中，然后回流 72 小时。
配合物晶体结构描述
块状蓝色晶体通过甲醇慢速蒸发法生长。单晶 X 射线衍射分析显示，该配合物结晶于三斜晶系，空间群为 P -1，具有晶胞参数 a = 12.4796(4) ?, b = 13.0917(3)?, c = 13.2803(4) ?, 和 β = 76.6390(10) ?。图 1 展示了带有原子编号方案的配合物分子结构。数据收集和精修程序总结于表 1 中。选定的
结论
总之，我们报道了一种罕见的环状三核铜 (II) 配合物，(L1)? (L2)Cu?(H?O)?(ClO?)?，的合成，利用两种不同的三齿 NNO-供体配体：HL1 (甲氧基双 (吡啶 -2- 基) 甲醇) 和 HL2 (1,3-二氨基 -2-丙醇)。该配合物表现出显著的生物模拟多功能性，作为儿茶酚氧化酶和苯并恶嗪酮合成酶酶的双重功能模拟物。评估了光谱数据以确定配合物的动力学参数。动力学
支持信息
该材料可免费通过互联网获取。显示化合物堆积的图、包含键长、键角和分子间相互作用参数等的化合物 1 表格在支持信息中提供。
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CCDC 2424214 包含化合物 1 的晶体学数据。此数据可免费通过 http://www.ccdc.cam.ac.uk/conts/retrieving.html 获取，或从剑桥晶体学数据中心获取，英国剑桥 CB2 1EZ, 12 Union Road；传真：(+44)
作者贡献
手稿由所有作者共同撰写。所有作者均已批准手稿的最终版本。
CRediT 作者贡献声明
Sourav Mandal: 写作 – 初稿，软件，方法论，调查，形式分析，数据管理。 Bidyapati Kumar: 验证，调查，形式分析。 Abhishikta Chatterjee: 写作 – 审查与编辑，监督，形式分析，概念化。 Priyanka Chakraborty: 项目管理，形式分析，数据管理。 Subrata K. Dey: 写作 – 审查与编辑，可视化，验证，监督，资源，项目管理，资金获取，
利益冲突声明
作者声明，他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这可能似乎影响了本论文中报告的工作。
致谢
我们感谢西孟加拉邦高等教育部门对 SKBU 提供的仪器 (SCXRD, PXRD) 支持。我们还感谢 UGC 向 SRM 提供的 UGC-JRF 奖学金。我们感谢印度理工学院坎普尔分校 (IIT-KGP) 的 CRF 设施为我们提供 ESI-MS 数据。我们还感谢布鲁克印度科学私人有限公司 (Bruker India Sc. Pvt. Ltd.) 的 Siriyara J. Pratapa 提供的支持。
Sourav Mandal|Bidyapati Kumar|Abhishikta Chatterjee|Priyanka Chakraborty|Subrata K. Dey
