光合体系中的水氧化反应在Mn-Ca簇氧化物上进行，这个催化反应过程在光照条件中经历5个“S-state”，Mn-Ca簇 Mn₄CaO₅₍₆₎ 具有独特的“扭曲椅式构象”，结构具有较高的柔性，在S₁到S₃态的变化过程中立方烷结构发生“打开”与“闭合”变化。人们发现（蓝藻）样品中，S₁和S₂态是能够相互转变的异构体，在S₃态更多的表现为打开的立方烷结构。

有鉴于此，西湖大学孙立成、瑞典皇家理工学院Lars Kloo、于默奥大学Johannes Messinger等报道通过DFT计算研究S₃⁺Y_z态与S₄⁺Y_z态之间的变化。首次发现可逆的异构体变化，通过Mn结合的水配体进行质子转移生成S₃ⁿY_z·态。

本文要点

（1）

通过Mn-配体的配位强度改变，促进生成闭合状态立方烷结构，这种闭合状态立方烷从动态平衡的开放立方烷结构转变。通过快速互变异构生成O₂，是生成O₂的决速步骤。这个过程对PSII体系中的水氧化反应起到显著作用。

参考文献

Yu Guo, Johannes Messinger*, Lars Kloo*, and Licheng Sun*, Reversible Structural Isomerization of Nature’s Water Oxidation Catalyst Prior to O–O Bond Formation, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c03528

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c03528