Electron-Transfer Reactions of Ruthenium Trisbipyridyl-Viologen Donor-Acceptor Molecules: Comparison of the Distance Dependence of Electron-Transfer Rates in the Normal and Marcus Inverted Regions

Journal of the American Chemical Society

Volumn 116, Issue 11, 1994, Pages 4786-4795

  Yonemoto, Edward H ^a   Saupe, Geoffrey B ^a   Riley, Richard L ^a   Iverson, Brent L ^a   Schmehl, Russell H ^b   Hubig, Stefan M ^a   Mallouk, Thomas E ^a  

^a UNIVERSITY OF TEXAS AT AUSTIN   (United States)

^b TULANE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0000792974     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja00090a026     Document Type: Article

References (121)

1. Moser, C. C.; Keske, J. M.; Warncke, K.; Farid, R. S.; Dutton, L. P. Nature 1992, 355, 796.
2. Closs, G. L.; Miller, J. R. Science 1988, 240, 440.
3. Newton, M. D.; Sutin, N. Annu. Rev. Phys. Chem. 1984, 35, 437.
4. Guarr, T.; McLendon, G. Coord. Chem. Rev. 1985, 68, 1.
5. Hush, N. S. Coord. Chem. Rev. 1985, 64, 135.
6. Sutin, N. Progr. Inorg. Chem. 1983, 30, 441.
7. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265.
8. Miller, J. R.; Beitz, J. V.; Huddleston, R. K. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 5057.
9. Beitz, J. V.; Miller, J. R. J. Chem. Phys. 1979, 71, 4579.
10. Miller, J. R. Science 1975, 189, 221.
11. Closs, G. L.; Johnson, M. D.; Miller, J. R.; Piotrowiak, P. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 3751.
12. Hush, N. S.; Paddon-Row, M. N.; Cotsaris, E.; Oevering, H.; Verhoeven, J. W.; Heppener, M. Chem. Phys. Lett. 1985, 117, 8.
13. Verhoeven, J. W.; Paddon-Row, M. N.; Hush, N. S.; Oevering, H.; Heppener, M. Pure Appl Chem. 1986, 58, 1285.
14. Oevering, H.; Paddon-Row, M. N.; Heppener, M.; Oliver, A. M.; Cotsaris, E.; Verhoeven, J. W.; Hush, N. S. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3258.
15. Oevering, H.; Verhoeven, J. W.; Paddon-Row, M. N.; Cotsaris, E.; Hush, N. S. Chem. Phys. Lett. 1988, 150, 179.
16. Paddon-Row, M. N.; Verhoeven, J. W. New J. Chem. 1991, 15, 107.
17. Jordan, K. D.; Paddon-Row, M. N. Chem. Rev. 1992, 92, 395.
18. Larrson, S. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 4034.
19. McGuire, M.; McLendon, G. J. Phys. Chem. 1986, 90, 2549.
20. Heiler, D.; McLendon, G.; Rogalskyj, P. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 7540.
21. Conklin, K. T.; McLendon, G. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3345.
22. McLendon, G. Acc. Chem. Res. 1988, 21, 160.
23. Helms, A.; Heiler, D.; McLendon, G. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 4325.
24. Schmidt, J. A.; Mcintosh, A. R.; Weedon, A. C.; Bolton, J. R.; Connolly, J. S.; Hurley, J. K.; Wasielewski, M. R. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1733.
25. Wasielewski, M. R.; Niemczyk, M. P. ACS Symp. Ser. 1986, 321, 154.
26. Hofstra, U.; Schaafsma, T. J.; Sanders, G. M.; Van Dijk, M.; Van der Plas, H. C.; Johnson, D. G.; Wasielewski, M. R. Chem. Phys. Lett. 1988, 151, 169.
27. Wasielewski, M. R.; Johnson, D. G.; Svec, W. A.; Kersey, K. M.; Minsek, D. W. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 7219.
28. Wasielewski, M.; Niemczyk, M. P.; Johnson, D. G.; Svec, W. A.; Minsek, D. W. Tetrahedron 1989, 45, 4785.
29. Heitele, H.; Michel-Beyerle, M. E. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 8286.
30. Finckh, P.; Heitele, H.; Volk, M.; Michel-Beyerle, M. E. J. Phys. Chem. 1988, 92, 6584.
31. Finckh, P.; Heitele, H.; Michel-Beyerle, M. E. Chem. Phys. 1989, 138, 1.
32. Heitele, H.; Poellinger, F.; Weeren, S.; Michel-Beyerle, M. E. Chem. Phys. Lett. 1990, 168, 598.
33. Ryu, C. K.; Wang, R.; Schmehl, R. H.; Ferrere, S.; Ludwikow, M.; Merkert, J. W.; Headford, C. L.; Elliott, C. M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 430.
34. Fox, L. S.; Kozik, M.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Science 1990, 247, 1069.
35. Gray, H. B.; Malmström, B. G. Biochem. 1989, 28, 7499.
36. Bowler, B. E.; Raphael, A. L.; Gray, H. B. Progr. Inorg. Chem. 1990, 38, 259.
37. For related electrochemical measurements see: (a) Li, T.T.-T.; Weaver, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6108.
38. Miller, C.; Cuendet, P.; Gratzel, M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 877.
39. Becka, A. M.; Miller, C. J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 2657.
40. Finklea, H. O.; Hanshew, D. D. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3173.
41. Chidsey, C. E. D. Science 1991, 251, 919.
42. Chidsey, C. E. D.; Bertozzi, C. R.; Putvinski, T. M.; Mujsce, A. M. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4301.
43. Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1956, 24, 966.
44. Hush, H. S. Trans. Faraday. Soc. 1961, 57, 577.
45. Levich, V. O. Adv. Electrochem. Electrochem. Eng. 1966, 4, 249.
46. Dogonadze, R. R. In Reactions of Molecules at Electrodes; Hush, N. S., Ed.; Wiley-Interscience: New York, 1971.
47. Kestner, N. R.; Jortner, J.; Logan, J. J. Phys. Chem. 1974, 78, 2148.
48. Ulstrup, J.; Jortner, J. J. Chem. Phys. 1975, 63, 4358.
49. Jortner, J. J. Chem. Phys. 1976, 64, 4860.
50. Newton, M. D. Int. J. Quantum Chem., Quantum Chem. Symp. 1980, 14, 363.
51. Brunschwig, B. S.; Logan, J.; Newton, M.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 5798.
52. Gamow, G. Z. Phys. 1928, 58, 204.
53. Brunschwig, B.; Ehrenson, S.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6858.
54. Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Lee, S.-J.; Bittersmann, E.; Luttrull, D. K.; Rehms, A. A.; DeGraziano, J. M.; Ma, X. C.; Gao, F.; Belford, R. E.; Trier, T. T. Science 1990, 248, 199.
55. Gust, D.; Moore, T. A. Science 1989, 244, 35, and references therein
56. Wasielewski, M. R.; Niemczyk, M. P.; Svec, W. A.; Pewitt, E. B. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 5562.
57. Danielson, E.; Elliott, C. M.; Merkert, J. W.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 2519.
58. Slama-Schwok, A.; Avnir, D.; Ottolenghi, M. J. Phys. Chem. 1989, 93, 7544.
59. Slama-Schwok, A.; Avnir, D.; Ottolenghi, M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3984.
60. Slama-Schwok, A.; Avnir, D.; Ottolenghi, M. Nature 1992, 355, 240.
61. Sassoon, R. E.; Gershuni, S.; Rabani, J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 4692.
62. Rabani, J. in Photoinduced Electron Transfer, Fox, M. A.; Chanon, M., Eds., Elsevier: Amsterdam, 1988, Part B, pp 642-696.
63. Sassoon, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 6133.
64. Rabani, J.; Sassoon, R. E. J. Photochem. 1985, 29, 7.
65. Morishima, Y.; Itoh, Y.; Nozakura, S.-I.; Ohno, T.; Kato, S. Macromolecules 1984, 17, 2264.
66. Hurst, J. K. in Kinetics and Catalysis in Microheterogeneous Systems, Gratzel, M.; Kalyanasundaram, K., Eds., Marcel Dekker: New York, 1991, pp 183-226.
67. Thompson, D. H. P.; Barrette, W. C.; Hurst, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 2003.
68. Patterson, B. C.; Thompson, D. H.; Hurst, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3656.
69. Hurst, J. K.; Thompson, D. H. P.; Connolly, J. S. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 507.
70. Vermuelen, L. A.; Thompson, M. E. Nature 1992, 358, 656.
71. Ungashe, S. B.; Wilson, W. L.; Katz, H. E.; Scheller, G. R.; Putvinski, T. M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 8717.
72. Nakato, T.; Kazuyuki, K.; Kato, C. Chem. Mater. 1992, 4, 128.
73. Nakato, T.; Kuroda, K.; Kato, C. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1989, 1114.
74. Miyata, H.; Sugahara, Y.; Kuroda, K.; Kato, C. J. Chem. Soc, Faraday Trans. 1 1988, 84, 2677.
75. Faulkner, L. R.; Suib, S. L.; Renschler, C. L.; Green, J. M.; Bross, P. R. In Chemistry in Energy Production, Wymer, R. G., Keller, O. L., Eds.; John Wiley and Sons; New York, 1982; pp 99-114.
76. Persaud, L.; Bard, A. J.; Campion, A.; Fox, M. A.; Mallouk, T. E.; Webber, S. E.; White, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 7309.
77. Krueger, J. S.; Mayer, J. E.; Mallouk, T. E. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 8232.
78. Kim, Y. I.; Salim, S.; Huq, M. J.; Mallouk, T. E. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 9561.
79. Kim, Y. I.; Riley, R. L.; Huq, M. J.; Salim, S.; Le, A. N.; Mallouk, T. E. in Synthesis/Characterization and Novel Applications of Molecular Sieve Materials; Bedard, R. L., Ed.; Materials Research Society; Pittsburgh, PA, 1991; pp 145-156.
80. Incavo, J. A.; Dutta, P. K. Phys. Chem. 1990, 94, 3075.
81. Dutta, P. K.; Turbeville, W. J. Phys. Chem. 1992, 96, 5024.
82. Dutta, P. K.; Turbeville, W. J. Phys. Chem. 1992, 96, 9410.
83. Borja, M.; Dutta, P. K. Nature 1993, 362, 43.
84. Sankaraman, S.; Yoon, K. B.; Yake, T.; Kochi, J. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 1419.
85. Johnson, M. D.; Miller, J. R.; Green, N. S.; Closs, G. L. J. Phys. Chem. 1989, 93, 1173.
86. Liang, C.; Newton, M. D. J. Phys. Chem. 1993, 97, 3199.
87. Naleway, C. A.; Curtiss, L. A.; Miller, J. R. J. Phys. Chem. 1991, 95, 8434.
88. Yonemoto, E. H.; Riley, R. L.; Kim, Y. I.; Atherton, S. J.; Schmehl, R. H.; Mallouk, T.E. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 8081.
89. Ciana, L. D.; Hamachi, I.; Meyer, T. J. J. Org. Chem. 1989, 54, 1731.
90. Ghosh, P. K.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 5543.
91. Abrufia, H. D.; Breikss, A. I.; Collum, D. B. Inorg. Chem. 1985, 24, 987.
92. Johnson, E. C.; Sullivan, B. P.; Salmon, D. J.; Adeyemi, S. A.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 1978, 17, 2211.
93. Lay, P. A.; Sargeson, A. M.; Taube, H. Inorg. Synth. 1986, 24, 292.
94. Atherton, S.J.; Hubig, S.M.; Callan, T.J.; Duncanson, J.A.; Snowden, P. T.; Rodgers, M. A. J. J. Phys. Chem. 1987, 91, 3137.
95. Mallouk, T. E.; Krueger, J. S.; Mayer, J. E.; Dymond, C.M.G. Inorg. Chem. 1989, 28, 3507.
96. Larson, S. L.; Cooley, L. F.; Elliott, C. M.; Kelley, D. F. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 9504.
97. Cooley, L. F.; Larson, S. L.; Elliott, C. M.; Kelley, D. F. J. Phys. Chem. 1991, 95, 10694.
98. Baba, A. I.; Ensiey, H. E.; Schmehl, R. H., submitted to Inorg. Chem.
99. Bender, M. L.; Komiyama, M. Cyclodextrin Chemistry; Springer-Verlag: New York, 1978.
100. Saenger, A. Q., Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1980, 19, 344.
101. Breslow, R. Science 1982, 218, 532.
102. Tabushi, I. Acc. Chem. Res. 1982, 15, 66.
103. Saito, H.; Yonemura, H.; Nakamura, H.; Matsuo,T. Chem. Lett. 1990, 535.
104. Yonemura, H.; Nakamura, H.; Matsuo, T. Chem. Phys. Lett. 1989, 155, 157.
105. Willner, I.; Adar, E.; Goren, Z.; Steinberger, B. New J. Chem. 1987, 11, 769.
106. Brunschwig, B. S.; Ehrenson, S.; Sutin, N. J. Phys. Chem. 1986, 90, 3657.
107. Reeves, M. S.; Williams, G. Adv. Mol. Relaxation Processes 1975, 7, 237.
108. Levy, R. M.; Karplus, M.; McCammon, J. A. Chem. Phys. Lett. 1979, 65, 4.
109. Wagner, P. J.; El-Taliawi, G. M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 8325.
110. Wagner, P. J.; Giri, P. B.; Frerking, Jr., H. W.; DeFrancesco, J. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 8326.
111. Brunschwig, B.; Sutin, N. Comments Inorg. Chem. 1987, 6, 209.
112. Rau, H.; Frank, R.; Greiner, G. J. Phys. Chem. 1986, 90, 2476.
113. Isied, S. S.; Vassilian, A.; Wishart, J. F.; Creutz, C.; Schwartz, H. A.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 635.
114. Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1965, 43, 58.
115. Marcus, R. A. In Special Topics in Electrochemistry; Rock, P. A., Ed.; Elsevier: New York, 1970; p 180.
116. Cannon, R. D. Chem. Phys. Lett. 1977, 49, 299.
117. Kirkwood, J. G.; Westheimer, F. H. J. Chem. Phys. 1938, 6, 506.
118. Marcus, R. A.; Sutin, N. Inorg. Chem. 1975, 14, 213.
119. Hupp, J. T.; Weaver, M. J. Inorg. Chem. 1984, 23, 256.
120. Hupp, J. T.; Weaver, M. J. Inorg. Chem. 1984, 23, 3639.
121. Cooley, L. F.; Headford, C. E. L.; Elliott, C. M.; Kelley, D. F. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 6673.