Enzymatic and catalytic reduction of dinitrogen to ammonia: Density functional theory characterization of active sites

International Journal of Quantum Chemistry

Volumn 103, Issue 3, 2005, Pages 344-353

  Cao, Zexing ^a   Zhou, Zhaohui ^a   Wan, Huilin ^a   Zhang, Qianer ^a  

^a XIAMEN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

Density functional calculations; FeMo cofactor; Molybdenum; Nitrogen fixation; Nitrogenase

Indexed keywords

ATOMS; BINDING ENERGY; CATALYST ACTIVITY; ENZYMES; IRON; MOLYBDENUM COMPOUNDS; NITROGEN; NITROGEN FIXATION; OXIDATION; REACTION KINETICS;

CATALYTIC REDUCTION; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; FEMO CONFACTOR; NITROGENASE;

AMMONIA;

EID: 19944388660     PISSN: 00207608     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/qua.20492     Document Type: Article

References (56)

1. (a) Howard, J. B.; Rees, D. C. Chem Rev 1996, 96, 2965;
2. (b) Burgess, B. K.; Lowe, D. J. Chem Rev 1996, 96, 2983;
3. Thorneley, R. N. F.; Lowe, D. J. In Spiro, T. G., Ed. Molybdenum Enzymes; Wiley-Interscience: New York, 1985, p. 221.
4. (a) Leigh, G. J. Science 2003, 301, 55;
5. b) Leigh, G. J. In Leigh, G. J., Ed. Nitrogen Fixation at the Millennium; Elsevier: Amsterdam, 2003, pp 299-322.
6. Eady, R. R. Chem Rev 1996, 96, 3013.
7. Einsle, O.; Teczan, F. A.; Andrade, S. L.; Schmid, B.; Yoshida, M.; Howard, J. B.; Rees, D. C. Science 2002, 297, 1696.
8. Pickett, C. J.; Vincent, K. A.; Ibrahim, S. K.; Gormal, C. A.; Simith, B. E.; Best, S. P. Chem Eur J 2003, 9, 76.
9. (a) Krahn, E.; Weiss, B. J. R.; Krochel, M.; Groppe, J.; Henkel, G.; Cramer, S. P.; Trautwein, A. X.; Schneider, K.; Muller, A. J Biol Inorg Chem 2002, 7, 37;
10. (b) Krahn, E.; Schneider, K.; Muller, A. Appl Microbiol Biotechnol 1996, 46, 285.
11. Peters, J. W.; Stowell, M. H. B.; Soltis, S. M.; Finnegan, M. G.; Johnson, M. K.; Rees, D. C. Biochemistry 1997, 36, 1181.
12. 8.(a) Kim, J.; Rees, D. C. Nature 1992,360,553;
13. (b) Kim, J.; Rees, D. C. Science 1992, 257, 1677;
14. Chan, M. K.; Kim, J.; Rees, D. C. Science 1993, 260, 792.
15. Mayer, S. M.; Lawson, D. M.; Gormal, C. A.; Roe, S. M.; Smith, B. E. J Mol Biol 1999, 292, 871.
16. Seefeldt, L. C.; Dance, I. G.; Dean, D. R. Biochemistry 2004, 43, 1401.
17. Deng, H.; Hoffmann, R. Angew Chem Int Ed Engl 1993, 32, 1062.
18. Zhong, S.; Liu, C. Polyhedron 1997, 16, 653.
19. Stavrev, K. K.; Zerner, M. C. Chem Eur J 1996, 2, 83.
20. Rod, T. H.; Norskov, J. K. J Am Chem Soc 2000, 122, 12751.
21. Dance, I. J Chem Soc Chem Commun 1997, (2), 165.
22. Siegbahn, P. E. M.; Westerberg, J. J Phys Chem B 1998, 102, 1615.
23. (a) Durrant, M. C. Biochemistry 2002, 41, 13934;
24. (b) Durrant, M. C. Biochemistry 2002, 41,13946;
25. Gronberg, K. L. C.; Gormal, C. A.; Durrant, M. C.; Smith, B. E.; Henderson, R. A. J Am Chem Soc 1998, 120, 10613.
26. Lovell, T.; Li, J.; Liu, T.; Case, D. A.; Noodleman, L. J Am Chem Soc 2001, 123, 12392.
27. Hinnemann, B.; Norskov, J. K. J Am Chem Soc 2003, 125, 1466.
28. Dance, I. J Chem Soc Chem Commun 2003, 324.
29. Lovell, T.; Liu, T.; Case, D. A.; Noodleman, L. J Am Chem Soc 2003, 125, 8377.
30. Lee, H.; Benton, P. C.; Laryukhin, M.; Igarashi, R. Y.; Dean, D. R.; Seefeldt, L. C.; Hoffman, B. M. J Am Chem Soc 2003, 125, 5604.
31. Szilagyi, R. K.; Musaev, D. G.; Morokuma, K. Inorg Chem 2001, 40, 766.
32. Schimpl, J.; Petrilli, H. M.; Blochl, P. E. J Am Chem Soc 2003, 125, 15772.
33. Huniar, U.; Ahlrichs, R.; Coucouvanis, D. J Am Chem Soc 2004, 126, 2588.
34. Yandulov, D. V.; Schrock, R. R. Science 2003, 301, 76.
35. Bell, J.; Dunford, A. J.; Hollis, E.; Henderson, R. A. Angew Chem Int Ed 2003, 42, 1149.
36. Cui, Z.; Dunford, A. J.; Durrant, M. C.; Henderson, R. A.; Smith, B. E. Inorg Chem 2003, 42, 6253.
37. Schmid, B.; Ribbe, M. W.; Einsle, O.; Yoshida, M.; Thomas, L. M.; Dean, D. R.; Rees, D. C.; Burgess, B. K. Science 2002, 296, 352.
38. Delley, B. J Chem Phys 1990, 92, 508.
39. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys Rev B 1992, 45, 13244.
40. Becke, A. D. J Chem Phys 1993, 98, 5648.
41. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys Rev B 1988, 37, 785.
42. (a) Dolg, M.; Wedig, U.; Stoll, H.; Preuss, H. J Chem Phys 1987,86,866;
43. (b) Bergner, A.; Dolg, M.; Kuechle, W.; Stoll, H.; Preuss, H. Mol Phys 1993, 80, 1431.
44. Mayer, S. M.; Lawson, D. M.; Gormal, C. A.; Roe, S. M.; Smith, B. E. J Mol Biol 1999, 292, 871.
45. (a) Cao, Z.; Zhou, Z.; Wan, H.; Zhang, Q.; Thiel, W. Inorg Chem 2003, 42, 6986;
46. (b) Krahn, E.; Weiss, B. J. R.; Krochel, M.; Groppe, J.; Henkel, G.; Cramer, S. P.; Trautwein, A. X.; Schneider, K.; Muller, A. J Biol Inorg Chem 2002, 7, 37.
47. Hildenbrand, D. L. J Chem Phys 1976, 65, 614.
48. Wang, J. Q.; Long, G. T.; Weitz, E. J Phys Chem A 2001, 105, 3765.
49. Lewis, E. K.; Golden, D. M.; Smith, G. P. J Am Chem Soc 1984, 106, 3905.
50. (a) Mennucci, B.; Tomasi, J. J Chem Phys 1997, 106, 5151;
51. (b) Cossi, M.; Barone, V. J Chem Phys 2001, 115, 4708;
52. Wang, X. B.; Niu, S. Q.; Yang, X.; Ibrahim, S. K.; Pickett, C. J.; Ichiye, T.; Wang, L. S. J Am Chem Soc 2003, 125, 14072.
53. Caldwell, G.; Renneboog, R.; Kebarle, P. Can J Chem 1989, 67, 661.
54. Yandulov, D. V.; Schrock, R. R.; Rheingold, A. L.; Ceccarelli, C.; Davis, W. M. Inorg Chem 2003, 42, 796.
55. Malinak, S. M.; Coucouvanis, D. Prog Inorg Chem 2001, 49, 599.
56. Benton, P. M. C.; Laryukhin, M.; Mayer, S. M.; Hoffman, B. M.; Dean, D. R.; Seefeldt, L. C. Biochemistry 2003, 42, 9102.