A host–guest semibiological photosynthesis system coupling artificial and natural enzymes for solar alcohol splitting

人工光合作用 脱氢 醇脱氢酶 催化作用 化学 氢化酶 光催化 组合化学 超分子化学 光合作用 太阳能燃料 光化学 材料科学 酒 分子 有机化学 生物化学
作者
Junkai Cai,Liang Zhao,Cheng He,Yanan Li,Chunying Duan
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:12 (1): 5092-5092 被引量:35
标识
DOI:10.1038/s41467-021-25362-4
摘要

Abstract Development of a versatile, sustainable and efficient photosynthesis system that integrates intricate catalytic networks and energy modules at the same location is of considerable future value to energy transformation. In the present study, we develop a coenzyme-mediated supramolecular host-guest semibiological system that combines artificial and enzymatic catalysis for photocatalytic hydrogen evolution from alcohol dehydrogenation. This approach involves modification of the microenvironment of a dithiolene-embedded metal-organic cage to trap an organic dye and NADH molecule simultaneously, serving as a hydrogenase analogue to induce effective proton reduction inside the artificial host. This abiotic photocatalytic system is further embedded into the pocket of the alcohol dehydrogenase to couple enzymatic alcohol dehydrogenation. This host-guest approach allows in situ regeneration of NAD + /NADH couple to transfer protons and electrons between the two catalytic cycles, thereby paving a unique avenue for a synergic combination of abiotic and biotic synthetic sequences for photocatalytic fuel and chemical transformation.
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