Electrochemical Studies of NADH Model Compounds in aqueous, β-cyclodextrin and Acetonitrile media

Abstract

조효소 NADH 모형 화합물에 대한 전기 화학적인 거동을 수용액과 β-cyclo-dextrin(β-CD) 용액, 그리고 acetonitrile용액에서 연구하였다. 1-benzyl-3-carbamoylpyridinium chloride(BNA^(+)Cl^(-))의 수용액에서의 산화-환원거동을 여러 pH와 β-CD의 농도에서 조사하였다. pH > 4의 용액에서는 연속적인 두 단계의 일-전자 전달 과정을 통해 환원되며, 환원 생성물은 (BNA·)_(2) 형태로 전극에 흡착된다. pH가 4보다 낮을 때는, pH를 낮추면 (BNA·)_(2) 이합체 형성이 감소하고 BNA^(+)의 환원 과정은 2e^(-) + H^(+)를 포함하는 concerted mechanism을 따른다. 낮은 pH의 용액에서는 BNAH의 수화 생성물이 생성된다. 또한 (BNA·)_(2) 이합체와 BNA·은 β-CD와 내포 착화합물을 형성한다. β-CD의 농도를 높이면, 이합체는 β-CD와 내포착화합물을 형성하여 전극 주위에서의 흡착을 감소시키고 BNA^(+)의 첫번째 환원 전위가 양의 방향으로 이동된다. NADH 모형 화합물의 산화 과정은 1- 또는 3- 위치가 치환된 1,4-dihydropyridine 화합물을 사용하여 acetonitrile 용액에서 조사하였다. 연구된 전위의 범위(1.6∼-1.4 V vs. SCE)에서, cyclic voltammogram은 두 개의 산화 피크와 하나의 관련 피크를 보인다. 산화 전위의 증가 순서는 1,4-dihydropyridine의 치환된 치환기의 전자-끌기 성질의 증가 순서과 거의 같았다. 두번째 산화 과정은 첨가되는 물에 의해 음의 전위 방향으로 이동하고, 결국은 첫번째 산화 피크와 합쳐진다. 이것을 산화 과정이 연속적인 두 단계의 일-전자 전달 과정에서 concerted two-electron transfer process로 변화함을 의미한다. NADH 모형 화합물의 전기화학적 거동에 대한 Mg^(2+) ion의 영향은 Mg^(2+) ion과 모형 화합물 간의 착물 형성과 관계가 있고, 착물 형성으로 인해 이들 화합물의 환원력이 감소한다.;Electrochemical behaviors of coenzyme NADH model compounds have been studied in aqueous, β-cyclodextrin(β-CD) and acetonitrile media. Electrochemical behaviors, especially electrochemical reductions, of 1-benzyl-3-carbamoylpyridinium chloride(BNA^(+)Cl^(-)) have been investigated at various pH and concentrations of β-CD in aqueous media. At pH > 4, BNA^(+) undergoes successive two one-electron reduction processes. Lowering pH of the medium suppresses dimerization of BNA. and the reduction of BNA^(+) follows a concerted mechanism, including 2e^(-) + H^(+). At low pH. hydration product of BNAH is produced. (BNA·)_(2) and BNA·form inclusion complexes with β-CD resulting in dissolution of the adsorbed (BNA·)_(2) and shift of initial reduction potential to less negative direction. Electrochemical oxidations of 1- or 3-substituted-1,4-dihydropyridines have been investigated in acetonitrile media by cyclic voltammetric measurement. In the worked potential range (1.6 ∼ -1.4 V vs. SCE), cyclic voltammograms of NADH model compounds show two oxidation peaks and one reduction peak. The order of the redox potentials is almost the same as the increasing order of the electron-withdrawing character of the substituent of 1,4-dihydropyridine. The second oxidation peak shows anodic shift by the addition of water and finally overlaps with the first oxidation peak at high water content. This was ascribed to change of oxidation mechanism to a concerted two-electron transfer process from successive two one-electron processes. The effect of Mg^(2+) ion on the electrochemical behaviors of NADH model compounds was correlated with complexation of Mg^(2+) ion with NADH model compound and complexation reduces reducing ability of NADH model compound.