Quantum Chemical Investigations of Structure, Bonding and EPR Parameters of Manganese Complexes relevant to Photosystem II

• Main Author: Schinzel, Sandra
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2009
• Subjects: DFT; Photosystem II; EPR; ddc:540
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/2856; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35320; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35320; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/2856/Dissertation_Sandra_Schinzel_2009.pdf

Im Wasser-oxidierenden Cluster („oxygen-evolving complex“, OEC) des Photosystem II findet sich die primäre Quelle der Sauerstoffproduktion der Erde. Der OEC katalysiert in grünen Pflanzen unter Absorption von Sonnenlicht die Vierelektronen-Oxidation von Wasser zu Sauerstoff in einer zyklischen Sequenz von Oxidationszuständen (Kok-Zyklus). In dieser Arbeit wurden Strukturen, Spindichteverteilungen sowie EPR-Parameter ein-, zwei- und vierkerniger Mangankomplexe, die in Bezug auf den OEC modelliert wurden, mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie (DFT) berechnet. Hauptziel war das Verständnis der molekularen und elektronischen Struktur des vierkernigen Manganclusters des OEC durch direkten Vergleich mit experimentellen EPR-Daten. === Photosynthesis is the most fundamental process of life on earth. The biological production of oxygen in plant photosynthesis occurs in photosystem II (PSII). Here two water molecules are coupled in a four-electron oxidation to one O2 molecule, catalyzed by a tetranuclear manganese complex, known as the oxygen-evolving complex (OEC). In this thesis, density-functional theory (DFT) methods were validated and subsequently employed to study structures, spin-density distributions and EPR parameters of mono-, di-, and tetranuclear complexes with regard to the OEC. The goal was to draw conclusions on the molecular and electronic structure of the OEC.