Ligand K-edge and metal L-edge X-ray absorption spectroscopy and density functional calculations of oxomolybdenum complexes with thiolate and related ligands: Implications for sulfite oxidase

Journal of the American Chemical Society

Volumn 121, Issue 43, 1999, Pages 10035-10046

  Izumi, Yasuo ^a,d   Glaser, Thorsten ^a   Rose, Kendra ^a   McMaster, Jonathan ^c   Basu, Partha ^c   Enemark, John H ^c   Hedman, Britt ^a,b   Hodgson, Keith O ^a,b   Solomon, Edward I ^a  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY   (United States)

^c University of Arizona   (United States)

^d TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

LIGAND; MOLYBDENUM COMPLEX; SULFITE OXIDASE;

ABSORPTION SPECTROSCOPY; ARTICLE; CHEMICAL ANALYSIS; COVALENT BOND; ENERGY; LIGAND BINDING; MATHEMATICAL COMPUTING; ROENTGEN SPECTROSCOPY;

EID: 0033520725     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja9903678     Document Type: Article

References (84)

1. Hille, R. Chem. Rev. 1996, 96, 2757-2816.
2. Romão, M. J.; Archer, M.; Moura, I.; Moura, J. J. G.; LeGall, J.; Engh, R.; Schneider, M.; Hof, P.; Huber, R. Science 1995, 270, 1170-1176.
3. Huber, R.; Hof, P.; Duarter, R. O.; Moura, J. J. G.; Moura, I.; Liu, M. Y.; Legall, J.; Hille, R.; Archer, M.; Romão, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 1996, 93, 8846-8851.
4. Schindelin, H.; Kisker, C.; Hilton, J.; Rajagopalan, K. V.; Rees, D. C. Science 1996, 272, 1615-1621.
5. Schneider, F.; Löwe, J.; Huber, R.; Schindelin, H.; Kisker, C.; Knäblein, J. J. Mol. Biol. 1996, 263, 53-59.
6. McAlpine, A. S.; McEwan, A. G.; Shaw, A. L.; Bailey, S. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 690-701.
7. McAlpine, A. S.; McEwan, A. G.; Bailey, S. J. Mol. Biol. 1998, 275, 613-623.
8. Boyington, J. C.; Gladyshev, V. N.; Khangulov, S. V.; Stadtman, T. C.; Sun, P. D. Science 1997, 275, 1305-1308.
9. Kisker, C.; Schindelin, H.; Pacheco, A.; Wehbi, W. A.; Garrett, R. M.; Rajagopalan, K. V.; Enemark, J. H.; Rees, D. C. Cell 1997, 91, 973-983.
10. Czjzek, M.; Dos Santos, J.-P.; Pommier, J.; Giordano, G.; Méjean, V.; Haser, R. J. Mol. Biol. 1998, 284, 435-437.
11. Dias, J. M.; Than, M. E.; Humm, A.; Huber, R.; Bourenkov, G. P.; Bartunik, H. D.; Bursakov, S.; Calvete, J.; Caldeira, J.; Cameiro, C; Moura, J. J. G.; Moura, I.; Romão, M. J. Structure 1999, 7, 65-79.
12. Rajagopalan, K. V. Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 1991, 64, 215-289.
13. Cramer, S. P.; Wahl, R.; Rajagopalan, K. V. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 7721-7727.
14. George, G. N.; Garrett, R. M.; Prince, R. C.; Rajagopalan, K. V. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8588-8592.
15. George, G. N.; Kipke, C. A.; Prince, R. C.; Sunde, R. A.; Enemark, J. H.; Cramer, S. P. Biochemistry 1989, 28, 5075-5080.
16. George, G. N.; Pickering, I. J.; Kisker, C. Inorg. Chem. 1999, 38, 2539-2540.
17. Garton, S. D.; Garrett, R. M.; Rajagopalan, K. V.; Johnson, M. K. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2590-2591.
18. Garrett, R. M.; Rajagopalan, K. V. J. Biol. Chem. 1996, 271, 7387-7391.
19. Enemark, J. H.; Young, C. G. Adv. Inorg. Chem. 1993, 40, 1-88.
20. Lamy, M. T.; Gutteridge, S.; Bray, R. C. Biochem. J. 1980, 185, 397-403.
21. Bray, R. C.; Gutteridge, S.; Lamy, M. T.; Wilkinson, T. Biochem. J. 1983, 211, 227-236.
22. George, G. N.; Prince, R. C.; Kipke, C. A.; Sunde, R. A.; Enemark, J. H. Biochem. J. 1988, 256, 307-309.
23. Gutteridge, S.; Lamy, M. T.; Bray, R. C. Biochem. J. 1980, 191, 285-288.
24. Schultz, B. E.; Hille, R.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 827-828.
25. Hille, R.; Sprecher, H. J. Biol. Chem. 1987, 262, 10914-10917.
26. Holm, R. H. Chem. Rev. 1987, 87, 1401-1449.
27. Holm, R. H. Coord. Chem. Rev. 1990, 100, 183-221.
28. Schultz, B. E.; Holm, R. H. Inorg. Chem. 1993, 32, 4244-4248.
29. Xiao, Z.; Bruck, M. A.; Doyle, C.; Enemark, J. H.; Grittini, C.; Gable, R. W.; Wedd, A. G.; Young, C. G. Inorg. Chem. 1995, 34, 5950-5962.
30. Roberts, S. A.; Young, C. G.; Kipke, C. A.; Cleland, W. E.; Yamanouchi, K.; Carducci, M. D.; Enemark, J. H. Inorg. Chem. 1990, 29, 3650-3656.
31. Xiao, Z.; Young, C. G.; Enemark, J. H.; Wedd, A. G. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 9194-9195.
32. Xiao, Z.; Bruck, M. A.; Enemark, J. H.; Young, C. G.; Wedd, A. G. Inorg. Chem. 1996, 35, 7508-7515.
33. Pietsch, M. A.; Hall, M. B. Inorg. Chem. 1996, 35, 1273-1278.
34. Dhawan, I. K.; Enemark, J. H. Inorg. Chem. 1996, 35, 4873-4882.
35. Carducci, M. D.; Brown, C.; Solomon, E. I.; Enemark, J. H. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11856-11868.
36. Holm, R. H.; Berg, J. M. Acc. Chem. Res. 1986, 19, 363-370.
37. Inscore, F. E.; McNaughton, R.; Westcott, B. L.; Helton, M. E.; Jones, R.; Dhawan, I. K.; Enemark, J. H.; Kirk, M. L. Inorg. Chem. 1999, 38, 1401-1410.
38. Heald, S. M.; Tranquanda, J. M. In Physical Methods of Chemistry; Rossiter, B. W., Hamilton, J. F., Eds.; Wiley: New York, 1990; Vol. 5, pp 189-272.
39. Bianconi, A. In X-ray Absorption; Koningsbeiger, D. C., Prins, R., Eds.; Wiley: New York, 1988; pp 573-662.
40. Kau, L. S.; Spira-Solomon, D. J.; Penner-Hahn, J. E.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6433-6442.
41. Roe, A. L.; Schneider, D. J.; Mayer, R. J.; Pyrz, J. W.; Widom, J.; Que, L., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 1676-1681.
42. Eidsness, M. K.; Sullivan, R. J.; Scott, R. A. In Bioinorganic Chemistry of Nickel; Lancaster, J. R., Ed.; VCH: Deerfield Beach, FL, 1988; pp 73-92.
43. Conradson, S. D.; Burgess, B. K.; Newton, W. E.; McDonald, J. W.; Rubinson, J. R.; Gheller, S. F.; Mortenson, L. W.; Adams, M. W. W.; Mascharack, P. K.; Armstrong, W. A.; Holm, R. H.; Hodgson, K. O. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 7935-7940.
44. George, S. J.; Lowery, M. D.; Solomon, E. I.; Cramer, S. P. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 2968-2969.
45. George, G. N.; Cleland, W. E., Jr.; Enemark, J. H.; Smith, B. E.; Kipke, C. A.; Roberts, S. A.; Cramer, S. P. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 2541-2548.
46. Mansour, A. N.; Cook, J., Ja W.; Sayers, D. E. J. Phys. Chem. 1984, 88, 2330-2334.
47. Wang, H.; Ge, P.; Riordan, C. G.; Brooker, S.; Woomer, C. G.; Collins, T.; Melendres, C. A.; Graudejus, O.; Bartlett, N.; Cramer, S. P. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 8343-8346.
48. Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1643-1645.
49. Hedman, B.; Frank, P.; Gheller, S. F.; Roe, A. L.; Newton, W. E.; Hodgson, K. O. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3798-3805.
50. Shadle, S. E.; Penner-Hahn, J. E.; Schugar, H. J.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 767-776.
51. Shadle, S. E.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. Inorg. Chem. 1994, 33, 4235-4244.
52. (a) Shadle, S. E.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2259-2272.
53. 2 term in Table 6 of ref 52a is not appropriate for a core-to-valence CT transition: Neese, F.; Hedman, B.; Hodgson, K.; Solomon, E. I. Inorg. Chem., in press.
54. Rose Williams, K.; Gamelin, D. R.; LaCroix, L. B.; Houser, R. P.; Tolman, W. B.; Mulder, T. C.; de Vries, S.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 613-614.
55. Rose Williams, K.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. Inorg. Chim. Acta 1997, 263, 315-321.
56. Rompel, A.; Andrews, J. C.; Cinco, R. M.; Wemple, M. W.; Christou, G.; Law, N. A.; Pecoraro, V. L.; Sauer, K.; Yachandra, V. K.; Klein, M. P. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4465-4470.
57. Rose, K.; Shadle, S. E.; Eidsness, M. K.; Kurtz, D. M., Jr.; Scott, R. A.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10743-10747.
58. Jollet, F.; Petit, T.; Gota, S.; Thromat, N.; Gautiersoyer, M.; Pasturel, A. J. Phys. Condens. Matter 1997, 43, 9393-9401.
59. Wu, Z. Y.; Gota, S.; Jollet, F.; Pollak, M.; Gautiersoyer, M.; Natoli, C. R. Phys. Rev. B 1997, 55, 2570-2577.
60. Rose, K.; Shadle, S. E.; Glaser, T.; de Vries, S.; Cherepanov, A.; Canters, G. W.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2353-2363.
61. de Groot, F. M. F.; Hu, Z. W.; Lopez, M. F.; Kaindl, G.; Guillot, F.; Tronc, M. J. Chem. Phys. 1994, 101, 6570-6576.
62. Lytle, F. W.; Greegor, R. B.; Sandstrom, D. R.; Marques, E. C.; Wong, J.; Spiro, C. L.; Huffman, G. P.; Huggins, F. E. Nucl. Instrum. Methods 1984, 226, 542-548.
63. Stern, E. A.; Heald, S. M. Rev. Sci. Instrum. 1979, 50, 1579-1582.
64. Written by G. N. George at Stanford Synchrotron Radiation Laboratory.
65. Garbow, B. S.; Hillstrom, K. E.; More, J. J. MINPAK; Argonne National Laboratory: Argonne, IL, 1980.
66. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200-1211.
67. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
68. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824.
69. Fan, L.; Ziegler, T. J. Chem. Phys. 1991, 95, 7401-7408.
70. Allen, F. H.; Kennard, O. 3D Search and reference using the Cambridge Structural Database. Chem. Des. Autom. News 1993, 8, 31.
71. McKean, D. C.; McQuillan, G. P.; Murphy, W. F.; Zerbetto, F. J. Phys. Chem. 1990, 94, 4820-4831.
72. Penfield, K. W.; Gewirth, A. A.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 4519-4529.
73. Gewirth, A. A.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3811-3819.
74. Hedman, B.; Penner-Hahn, J. E.; Hodgson, R. O. In EXAFS and Near Edge Structure III, Proceedings of an International Conference, Stanford, CA, July 16-20, 1984; Hedman, B., Penner-Hahn, J. E., Hodgson, K. O., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, 1984; pp 64-66.
75. Gebhard, M. S.; Deaton, J. C.; Koch, S. A.; Millar, M.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 2217-2231.
76. Cimino, A.; de Angelis, B. A. J. Catal. 1975, 36, 11-22.
77. Note that the renormalization intensities used for the chloride and thiolate pre-edge involve normalization of the edge jump for each ligand and thus can be compared for the same ligand type but not between different ligand types.
78. Glaser, T.; Kennepohl, P.; Solomon, E. I. Unpublished results.
79. Holm, R. H.; Kennepohl, P.; Solomon, E. I. Chem. Rev. 1996, 96, 2239-2314.
80. Xiao, Z.; Gable, R. W.; Wedd, A. G.; Young, C. G. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 2912-2921.
81. Tucci, G. C.; Donahue, J. P.; Holm, R. H. Inorg. Chem. 1998, 37, 1602-1608.
82. Fleming, I. Frontier Orbitals and Organic Chemical Reactions; John Wiley & Sons: Chichester, 1976.
83. Albright, T. A.; Burdett, J. K.; Whangbo, M. H. Orbital Interactions in Chemistry; John Wiley & Sons: New York, 1985.
84. Westcott, B. L.; Gruhn, N. E.; Enemark, J. H. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3382-3386.