亜鉛(II)単核部位における亜硝酸塩-チオール相互作用からの-ニトロソチオールおよびNO生成における補助配位子の役割

Role of ancillary ligands in -nitrosothiol and NO generation from nitrite-thiol interactions at mononuclear zinc(ii) sites.

抄録

亜鉛(II)配位モチーフを介した-ニトロソチオール(RSNO)および一酸化窒素(NO)の生成は、酸化還元シグナル伝達経路における亜鉛(II)ベースの補因子の役割を理解する上で極めて重要である。本研究では、単核[LZn]コア(L=MePzPz/MePzPy/MePzQu)を用いることで、一次配位圏の微妙な変化を導入し、チオール存在下でのNOの変換における配位子チューニングの役割を独自に調べた。LZn-X](X)(X=過塩素酸塩/トリフラート)の単結晶X線回折(SCXRD)分析は、結合距離の一貫した変化を示し、それによって複素環ドナーアーム(ピラゾール/ピリジン/キノリン)の性質による金属-リガンド相互作用の変化を示した。さらに、このような配位子のチューニングは、[LZn]コアのルイス酸性に影響し、1:1酸-塩基付加体[LZn(OPEt)]のP NMRおよびSCXRD研究によって評価された。亜硝酸錯体[LZn(κ-nitrite)](ClO)の結晶構造解析とNMRスペクトル解析から、[LZn]コアのルイス酸性度が異なるにもかかわらず、これらの錯体中の亜硝酸アニオンの化学環境はほぼ同じであることが明らかになった。興味深いことに、[LZn(κ-nitrite)](ClO)と4--ブチルベンジルチオール( BuBnSH)との反応によるRSNOとNOの生成は、[(MePzQu)Zn]コアが、ルイス酸性の[Zn]に利用可能な半活性配位サイトが容易であるため、亜硝酸-チオール相互作用を促進するのに最も効率的であることを示している。詳細な紫外可視光研究および計算化学的研究により、亜鉛(II)のチオールから亜硝酸への分子内プロトン移動により生成する亜硝酸(HNO)中間体の明確な存在が初めて示された。

Generation of -nitrosothiol (RSNO) and nitric oxide (NO) mediated by zinc(ii) coordination motifs is of prime importance for understanding the role of zinc(ii)-based cofactors in redox-signalling pathways. This study uniquely employs a set of mononuclear [LZn] cores (where L = MePzPz/MePzPy/MePzQu) for introducing subtle alterations of the primary coordination sphere and investigates the role of ligand tuning in the transformation of NO in the presence of thiols. Single crystal X-ray diffraction (SCXRD) analyses on [LZn-X](X) (where X = perchlorate/triflate) illustrate consistent changes in the bond distances, thereby showing variations of the metal-ligand interactions depending on the nature of the heterocyclic donor arms (pyrazole/pyridine/quinoline). Moreover, such tuning of the ligands affects the Lewis-acidity of the [LZn] cores as evaluated by P NMR and SCXRD studies on the 1 : 1 acid-base adducts [LZn(OPEt)]. Crystallographic and N NMR spectroscopic analyses on the nitrite complexes [LZn(κ-nitrite)](ClO) reveal that the chemical environments of the nitrite anions in these complexes are nearly identical, despite the dissimilarity in the Lewis-acidity of the [LZn] cores. Interestingly, RSNO and NO generation from the reactions of [LZn(κ-nitrite)](ClO) with 4--butylbenzylthiol ( BuBnSH) exhibits that the [(MePzQu)Zn] core is the most efficient in promoting nitrite-thiol interactions due to the ease of available hemilabile coordination sites at the Lewis acidic [Zn]. Detailed UV-vis studies in tandem with computational investigation, for the first time, provide an unambiguous demonstration of the nitrous acid (HNO) intermediate generated through an intramolecular proton-transfer from thiol to nitrite at zinc(ii).