H His His His His 2 H20 His His His His 图9.25碳酸脱水酶催化二氧化碳水合反应的机制。锌离子结合羟基进行水合的机制显示金 属离子催化的一个方面。反应过程有四个步骤：(1)水分子脱质子：(2)二氧化碳结合： OH亲核攻击CO2:(4)水分子替代碳酸氢根。 因此水分子结合于锌离子，促进质子释放形成结合的氢氧根（其位置与另一反应物二氧 化碳很接近)有助于转化态的形成。 用合成类似物进行的研究显示这种机制有道理。合成的配体有四个氮原子与锌离子结合 (碳酸脱水酶是三个配位键)（图926）。一个水分子与锌离子还能形成配位键。直接测定 显示锌结合水分子的pKa值是8.7，没有碳酸脱水酶结合水分子的pKa值那么低（但比游离 水分子的pKa值显著降低)。在pH9.2,这个类似物催化二氧化碳水合速度提高100倍以上。 尽管催化速度比碳酸脱水酶低很多，但是模型系统的实验结果暗示锌结合氢氧根离子的机 制是正确的。碳酸脱水酶进化使之能够利用锌结合的氢氧根离子作为强催化剂。 H3C CH3 m a 图9.26碳酸脱水酶的一个合成类似物。（A)化学合成的一个能够结合锌离子的类似物，最 为碳酸脱水酶的模型。结合锌离子后，适当条件下这个化合物能够将CO2水合速度提高100 倍。(B)假定的化合物锌离子复合物结构，显示锌离子结合配体氮原子后还能结合一个水 分子。图 9.25 碳酸脱水酶催化二氧化碳水合反应的机制。锌离子结合羟基进行水合的机制显示金 属离子催化的一个方面。反应过程有四个步骤：（1）水分子脱质子；（2）二氧化碳结合； OH亲核攻击 CO2；（4）水分子替代碳酸氢根。 因此水分子结合于锌离子，促进质子释放形成结合的氢氧根（其位置与另一反应物二氧 化碳很接近）有助于转化态的形成。 用合成类似物进行的研究显示这种机制有道理。合成的配体有四个氮原子与锌离子结合 （碳酸脱水酶是三个配位键）（图 9.26）。一个水分子与锌离子还能形成配位键。直接测定 显示锌结合水分子的 pKa 值是 8.7，没有碳酸脱水酶结合水分子的 pKa 值那么低（但比游离 水分子的 pKa 值显著降低）。在 pH9.2，这个类似物催化二氧化碳水合速度提高 100 倍以上。 尽管催化速度比碳酸脱水酶低很多，但是模型系统的实验结果暗示锌结合氢氧根离子的机 制是正确的。碳酸脱水酶进化使之能够利用锌结合的氢氧根离子作为强催化剂。 图 9.26 碳酸脱水酶的一个合成类似物。（A）化学合成的一个能够结合锌离子的类似物，最 为碳酸脱水酶的模型。结合锌离子后，适当条件下这个化合物能够将 CO2 水合速度提高 100 倍。（B）假定的化合物-锌离子复合物结构，显示锌离子结合配体氮原子后还能结合一个水 分子