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Heterolytic Cleavage of Hydrogen by an Iron Hydrogenase Model: An Fe-H⋅⋅⋅H-N Dihydrogen Bond Characterized by Neutron Diffraction†

投稿者: Yuma Morimoto
Communication
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  • Dr. Tianbiao Liu1,*, 
  • Dr. Xiaoping Wang2,
  • Dr. Christina Hoffmann2, 
  • Dr. Daniel L. DuBois1 and
  • Dr. R. Morris Bullock1,*
    • Article first published online: 22 APR 2014DOI: 10.1002/anie.201402090© 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, WeinheimIssueAdditional Information(Show All)

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    Keywords:

    • enzyme models;
    • hydrogen;
    • hydrogenases;
    • iron;
    • neutron diffraction

    Abstract

    Hydrogenase enzymes in nature use hydrogen as a fuel, but the heterolytic cleavage of H[BOND]H bonds cannot be readily observed in enzymes. Here we show that an iron complex with pendant amines in the diphosphine ligand cleaves hydrogen heterolytically. The product has a strong Fe-H⋅⋅⋅H-N dihydrogen bond. The structure was determined by single-crystal neutron diffraction, and has a remarkably short H⋅⋅⋅H distance of 1.489(10) Å between the protic N-Hδ+ and hydridic Fe-Hδ− part. The structural data for [Cpinline imageFeH(PtBu2NtBu2H)]+provide a glimpse of how the H[BOND]H bond is oxidized or generated in hydrogenase enzymes. These results now provide a full picture for the first time, illustrating structures and reactivity of the dihydrogen complex and the product of the heterolytic cleavage of H2 in a functional model of the active site of the [FeFe] hydrogenase enzyme.

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