Bimolecular electron transfer in the Marcus inverted region

Journal of the American Chemical Society

Volumn 118, Issue 25, 1996, Pages 6060-6067

  Turró, Claudia ^a   Zaleski, Jeffrey M ^a   Karabatsos, Yanna M ^a   Nocera, Daniel G ^a  

^a MICHIGAN STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

RUTHENIUM COMPLEX;

ARTICLE; ELECTRON TRANSPORT; PHOTOCHEMISTRY; THERMODYNAMICS;

EID: 0030040080     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja960575p     Document Type: Article

References (145)

1. (a) Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1956, 24, 966.
2. (b) Marcus, R. A. Faraday Discuss. Chem. Soc. 1960, 29, 21.
3. (c) Marcus, R. A. Annu. Rev. Phvs. Chem. 1964, 15, 155.
4. (a) McLendon, G.; Miller, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 7811.
5. (b) McLendon, G. Acc. Chem. Res. 1988, 21, 160.
6. (a) Scott, J. R.; Willie, A.; McLean, M.; Stayton, P. S.; Sugar, S. G.; Durham, B.; Millett, F. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6820.
7. (b) Scott, J. R.; McLean, M.; Sligar, S. G.; Durham, B.; Millett, F. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 7356.
8. Dutton, P. L.; Mosser, C. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 10247.
9. (a) Miller, J. R.; Calcaterra, L. T.; Closs, G. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3047.
10. (b) Closs, G. L.; Calcaterra, L. T.; Green, N. J.; Penfield, K. W.; Miller, J. R. J. Phys. Chem. 1986, 90, 3673.
11. (c) Closs, G. L.; Miller, J. R. Science 1988, 240, 440.
12. (d) Liang, N.; Miller, J. R.; Closs, G. L. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 5353.
13. (a) Chen, P.; Duesing, R.; Tapolsky, G.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8305.
14. (b) Chen, P.; Duesing, R.; Graft D. K.; Meyer, T. J. J. Phvs. Chem. 1991, 95, 5850.
15. (c) Chen, P.; Mecklenburg, S. L.; Meyer, T. J. J. Phys. Chem. 1993, 97, 13126.
16. (d) Katz, N. E.; Mecklenburg, S. L.; Graff, D. K.; Chen, P.; Meyer, T. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 8959.
17. (e) Katz, N. E.; Mecklenburg, S. L.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 1995, 34, 1282.
18. MacQueen, D. B.; Schanze, K. S. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7823.
19. (a) 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.
20. (b) Yonemoto, E. H.; Saupe, G. B.; Schmehl, R. H.; Hubig, S. M.; Riley, R. L.; Iverson, B. L.; Mallouk, T. E. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 4786.
21. Fox, L. S.; Kozik, M.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Science 1990, 247, 1069.
22. Archer, M. P.; Gadzekepo, V. P. Y.; Bolton, J. R.; Schmidt, J. R.; Weedon, A. C. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1986, 82, 2305.
23. (a) Irvine, M. P.; Harrison, R. J.; Beddard, G. S.; Leighton, P.; Sanders, J. K. M. Chem. Phys. 1986, 104, 315.
24. (b) Harrison, R. J.; Pearce, B.; Beddard, G. S.; Cowan, J. A.; Sanders, J. K. M. Chem. Phys. 1987, 116, 429.
25. Wasielewski, M. R.; Niemczyk, M. P.; Svec, W. A.; Pewitt, E. B. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 1080.
26. Macpherson, A. N.; Liddell, P. A.; Lin, S.; Noss, L.; Seely, G. R.; DeGraziano, J. M.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 7202.
27. Larson, S. L.; Cooley, L. F.; Elliott, C. M.; Kelley, D. F. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 9504.
28. (a) Beitz, J. V.; Miller, J. R. J. Chem. Phys. 1979, 71, 4579.
29. (b) Miller, J. R.; Beitz, J. V. J. Chem. Phys. 1981, 74, 6476.
30. (a) Gould, I. R.; Ege, D.; Moser, J. E.; Farid, S. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4290.
31. (b) Gould, I. R.; Young, R. H.; Moody, R. E.; Farid, S. J. Phys. Chem. 1991, 95, 2068.
32. (c) Gould, I. R.; Farid, S. J. Phys. Chem. 1992, 96, 7635.
33. Gould, I. R.; Young, R. H.; Mueller, L. J.; Albrecht, A. C.; Farid, S. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 8188.
34. (e) Arnold, B. R.; Noukakis, D.; Farid, S.; Goodman, J. L.; Gould, I. R. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 4399.
35. (a) Ohno, T.; Yoshimura, A.; Mataga, N. J. Phys. Chem. 1990, 94, 4871.
36. (b) Segawa, H.; Takehara, C.; Honda, K.; Shimidzu, T.; Asahi, T.; Mataga, N. J. Phys. Chem. 1992, 96, 503.
37. (a) Zhou, J. S.; Granada, E. S. V.; Leontis, N. B.; Rodgers, M. A. J. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 5074.
38. (b) Zhou, J. S.; Rodgers, M. A. J. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7728.
39. Zou, C.; Miers, J. B.; Ballew, R. M.; Dlott, D. D.; Schuster, G. B. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7823.
40. Northrup, S. H.; Hynes, J. T. J. Chem. Phys. 1980, 73, 2700.
41. Calef, D. F.; Wolynes, P. G. J. Phys. Chem. 1983. 87, 3387.
42. Zusman, L. D. Chem. Phys. 1980, 49, 295.
43. Sutin, N. Prog. Inorg. Chem. 1983, 30, 441.
44. Morillo, M.; Cukier, R. I. J. Chem. Phys. 1988, 89, 6736.
45. Bock, C. R.; Connor, J. A.; Buitterrez, A. R.; Meyer, T. J.; Whitten, D. G.; Sullivan, B. P.; Nagle, J. J. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 4815.
46. (a) Nocera, D. G.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 7349.
47. (b) Marshall, J. L.; Stobart, S. R.; Gray. H. B. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3027.
48. (a) Scandola, F.; Balzani, V.; Schuster, G. B. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 2519.
49. (b) Balzani, V.; Sabbatini, N.; Scandola, F. Chem. Rev. 1986, 86, 319.
50. Heuer, W. B.; Totten, M. D.; Rodman, G. S.; Hebert, E. J.; Tracy, H. J.; Nagle, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 1163.
51. Kavarnos, G. J.; Turro, N. J. Chem. Rev. 1986, 86, 401.
52. Newsham, M. D.; Cukier, R. I.; Nocera, D. G. J. Phys. Chem. 1991, 95, 9660.
53. Creutz, C.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 241.
54. (a) Mussell, R. D.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 2764.
55. (b) Mussell R. D.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 1990, 29, 3711.
56. (c) Mussell, R. D.; Nocera, D. G. J. Phys. Chem. 1991, 95, 6919.
57. (d) Zaleski, J. M.; Turro, C.; Mussell, R. D.; Nocera, D. G. Coord. Chem. Rev. 1994, 132, 249.
58. Wallace, W. L.; Bard, A. J. J. Phys. Chem. 1979, 83, 1350.
59. (a) McCleskey, T. M.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 6935.
60. (b) McCleskey, T. M.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Inorg. Chim. Acta 1994, 225, 319.
61. Electron Transfer in Biology and the Solid State; Johnson, M. K., King, R. B., Kurtz, D. M., Jr., Kutal, C., Norton, M. L., Scott, R. A., Eds.; Advances in Chemistry Series 226; American Chemical Society: Washington, DC, 1990.
62. Electron Transfer in Inorganic, Organic, and Biological Systems; Bolton, J. R., Mataga, N., McLendon, G., Eds.; Advances in Chemistry Series 228; American Chemical Society: Washington, DC. 1991.
63. Perspectives in Photosynthesis; Jortner, J., Pullman, B., Eds.; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, 1990; Vol. 22.
64. Photoinduced Electron Transfer; Fox, M. A., Chanon, M., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 1988.
65. Photoinduced Electron Transfer; Mattay, J., Ed.; Topics in Current Chemistry Series; Springer-Verlag: New York, 1991.
66. Metals in Biological Systems; Sigel, H., Sigel A., Eds; Springer Verlag: New York, 1990; Vol. 27.
67. Siders, P.; Marcus, R. A. J. Am. Chem Soc. 1981, 103, 748.
68. Liu, D. K.; Brunschwig, B. S.; Creutz, C.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 1749.
69. Kikuchi, K.; Katagiri, T.; Niwa, T.; Takahashi, Y.; Suzuki, T.; Ikeda, H.; Miyashi, T. Chem. Phys. Lett. 1992, 193, 155.
70. Marcus, R. A.; Siders, P. J. Phys. Chem. 1982, 86, 622.
71. (a) Brunschwig, B. S.; Ehrenson, S.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6858.
72. (b) Isied, S. S.; Vassilian, A.; Wishart, J. F.; Creutz, C.; Schwarz, H. A.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 635.
73. (c) Sutin, N. In Electron Transfer in Inorganic, Organic, and Biological Systems; Bolton, J. R., Mataga, N., McLendon, G., Eds.; Advances in Chemistry Series 228; American Chemical Society: Washington, DC, 1991; Chapter 3.
74. Tachiya, M.; Murata, S. J. Phys. Chem. 1992, 96, 8441.
75. (a) Winkler, J. R.; Gray, H. B. Chem. Rev. 1992, 92, 369.
76. (b) Wuttke, D. S.; Bjerrum, M. J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Science 1992, 250, 1007.
77. (c) Meier, M.; van Eldik, R.; Chang, I.-J.; Mines, G. A.; Wuttke, D. S.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 1577.
78. McLendon, G.; Hake, R. Chem. Rev. 1992, 92, 481.
79. (a) Liang, N.; Mauk, A. G.; Pielak, G. J.; Johnson, J. A.; Smith, M.; Hoffman, B. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987,84, 1249.
80. (b) Liang, N.; Mauk, A. G.; Pielak, G. J.; Johnson, J. A.; Smith, M.; Hoffman, B. M. Science 1988, 240, 311.
81. (c) Wallin, S. A.; Stemp, E. D. A.; Everest, A. M.; Nocek, J. M.; Netzel, T. L.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 1842.
82. (d) Everest, A. M.; Wallin, S. A.; Stemp. E. D. A.; Nocek, J. M.; Mauk, A. G.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 4337.
83. Durham, B.; Pan, L. P.; Hahm, S.; Long, J.; Millett, F. In Electron Transfer in Biology and the Solid State; Johnson, M. K., King, R. B., Kurtz, D. M., Jr., Kutal. C., Norton, M. L., Scott, R. A., Eds.; Advances in Chemistry Series 226; American Chemical Society: Washington, DC, 1990; pp 181.
84. Beratan, D. N.; Betts, J. N.; Onuchic, J. N. Science 1991, 252, 1285.
85. (a) Moreira, I.; Sun, J.; Cho, M.-o. K.; Wishart, J. F.; Isied, S. S. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 8396.
86. (b) Sun, J.; Wishart, J. F.; Gardiner, M. B.; Cho, M.-o. P.; Isied, S. S. Inorg. Chem. 1995, 34, 3301.
87. (c) Sun, J.; Wishart, J. F.; Isied, S. S. Inorg. Chem. 1995, 34, 3998.
88. Conrad, D. W.; Scott, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 3461.
89. Sun, J.; Wishart, J. F.; van Eldik, R.; Shalders, R. D.; Swaddle, T. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2600.
90. Meade, T. J.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 4353.
91. Elias, H.; Chou, M. H.; Winkler, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 429.
92. Chang, I.-J.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7056.
93. Juris, A.; Balzani, V.; Barigelletti, F.; Campagna, S.; Belser, P.; Von Zelewsky, A. Coord. Chem. Rev. 1988, 84, 85.
94. Brautigan, D. L.; Ferguson-Miller, S.; Margoliash, E. Methods Enzymol. 1978, 53, 128.
95. Stellwagen, E.; Cass, R. D. J. Biol. Chem. 1975, 250, 2095.
96. Vanderkooi, J. M.; Adar, F.; Erecinska, M. Eur. J. Biochem. 1976, 64, 381.
97. Wikström, M.; Krab, K.; Saraste, M. In Cytochrome Oxidase: A Synthesis; Academic Press: New York, 1981.
98. Snyder, H. R.; Freier, H. E. J. Am. Chem. Soc. 1946, 68, 1320.
99. Rund, J. V.; Claus, K. G. J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 2256.
100. Krause, R. A. Inorg. Chim. Acta 1977, 22, 209.
101. Furue, M.; Maruyama, K.; Oguni, T.; Naiki, M.; Kamachi, M. Inorg. Chem. 1992, 31, 3792.
102. Shin, Y.-g. K.; Miskowski, V. M.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 1990, 29, 2308.
103. Jackson, J. A.; Turró, C.; Newsham, M. D.; Nocera, D. G. J. Phys. Chem. 1990, 94, 4500.
104. Balzani, V.; Moggi, L.; Manfrin, M. F.; Bolletta, F. Coord. Chem. Reu. 1975, 15, 321.
105. (a) Drake, P. L.; Hartshorn, R. T.; McGinnis, J.; Sykes, A. G. Inorg. Chem. 1989, 28, 1361.
106. (b) Armstrong, G. D.; Chamber, J. A.; Sykes, A. G. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1986, 755.
107. (a) Butler, J.; Chapman, S. K.; Davies, D. M.; Sykes, A. G.; Speck, S. H.; Osheroff, N.; Margoliash, E. J. Biol. Chem. 1983, 258, 6400.
108. (b) Augustin, M. A.; Chapman, S. K.; Davies, D. M.; Sykes, A. G.; Speck, S. H., Margoliash, E. J. Biol. Chem. 1983, 258, 6405.
109. Brunschwig, B. S.; DeLaive, P. J.; English, A. M.; Goldberg, M.; Gray, H. B.; Mayo, S. L.; Sutin, N. Inorg. Chem. 1985, 24, 3743.
110. (a) Nocera, D. G.; Winkler, J. R.; Yocom, K. M.; Bordignon, E.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 5145.
111. (b) Winkler, J. R.; Nocera, D. G.; Yocom, K. M.; Bordignon, E.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 5798.
112. Cho, K. C.; Che, C. M.; Cheng, F. C.; Choy,C. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6843.
113. Smoluchowski, M. V. Z. Phys. Chem. 1917, 92, 129.
114. 79.80
115. Albery, W. J.; Eddowes, M. J.; Hill, H. A. O.; Hillman, A. R. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 3904.
116. Santucci, R.; Reinhard, H.; Brunou, M. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 8536.
117. Buttry, D. A.; Anson, F. C. J. Electroanal. Chem. 1981, 130, 333.
118. Zimonyi, M.; Ruff, I. Electrochim. Acta 1973, 18, 515.
119. Debye, P. Trans. Elearochem. Soc. 1942, 82, 265.
120. (a) Brown, G. M.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 883.
121. (b) Sutin, N. Acc. Chem. Res. 1982, 15, 275.
122. Newton, M. D.; Sutin, N. Anna. Rev. Phys. Chem. 1984, 35, 437.
123. Kuki, A. In Long-Range Electron Transfer in Biology; Structure and Bonding; Clarke, M. J., Goodenough, J. B., Jørgenson, C. K., Neilands, J. B., Reinen, D., Weiss, R., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, 1991; Vol. 75, p 58.
124. Liang, N.; Miller, J. R.; Closs, G. L. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 5353.
125. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265.
126. Churg, A. K.; Weiss, R. M.; Warshel, A.; Takano, T. J. Phys. Chem. 1983, 87, 1683.
127. Betrand, P. In Long-Range Electron Transfer in Biology; Structure and Bonding; Clarke, M. J., Goodenough, J. B., Jørgenson, C. K., Neilands, J. B., Reinen, D., Weiss, R., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, 1991; Vol. 75, p 26.
128. Gray, H. B.; Winkler, J. R. Pure Appl. Chem. 1992, 64, 1257.
129. Wherland, S.; Gray, H. B. In Biological Aspects of Inorganic Chemistry; Addison, A. W., Culler, W. R., Dolphin, D., James, B. R., Eds.; Wiley-Interscience: New York, 1977; p 289.
130. Louie, G. V.; Brayer, G. D. J. Mol Biol. 1990, 214, 527.
131. (a) Butler, J.; Davies, D. M.; Sykes, A. G.; Koppenol, W. H.; Osheroff, N.; Margoliash, E. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 469.
132. (b) Butler, J.; Koppenol, W. H.; Margoliash, E. J. Biol. Chem. 1982, 257, 10747.
133. Brookhaven Protein Data Bank; Brookhaven National Laboratories, Upton. NY.
134. Mauk, A. G.; Scott, R. A.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 4360.
135. Stallard, B. R.; Callis, P. R.; Champion, P. M.; Albrecht, A. C. J. Chem. Phys. 1984, 80, 70.
136. Simpson, M. C.; Millett, F.; Fan, B.; Ondrias, M. R. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 3296.
137. Dixon, D. W.; Hong, X.; Woehler, S. E.; Mauk, A. G.; Sishta, B. P. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1082.
138. McLendon, G.; Pardue, K.; Bak, P. J. Am. Chem. Soc 1987, 109, 7540.
139. Mines, G. A.; Bjerrum, M. J.; Hill, M. G.; Casimiro, D. R.; Chang, I-J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1961.
140. English, A. M.; Lum, V. R.; Delaive, P. J.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 870.
141. (a) Meyer, T. E.; Watkins, J. A.; Przysiecki, C. T.; Tollin, G.; Cusanovich, M. A. Biochemistry 1984, 23, 4761.
142. (b) Tollin, G.; Cheddar, G.; Watkins, J. A.; Meyer, T. E.; Cusanovich, M. A. Biochemistry 1984, 23, 6345.
143. Magner, E.; McLendon, G. J. Phys. Chem. 1989, 93, 7130.
144. (a) Cho, K. C.; Che, C. M.; Ng, K. M.; Choy, C. L. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 2814.
145. (b) Cho, K. C.; Ng, K. M.; Choy, C. L.; Che, C. M. Chem. Phsy. Lett. 1986, 129, 521.