Hydrogen bonds around M(μ-O)2M rhombs: Stabilizing a {CoIII(μ-O)2CoIII}complex at room temperature

Angewandte Chemie - International Edition

Volumn 42, Issue 1, 2003, Pages 85-89

  Larsen, Peter L ^a   Parolin, Terry J ^b   Powell, Douglas R ^a   Hendrich, Michael P ^b   Borovik, A S ^a  

^a UNIVERSITY OF KANSAS   (United States)

^b CARNEGIE MELLON UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Cobalt; Hydrogen bonds; IR spectroscopy; Isotope effects; Oxo ligands

Indexed keywords

NONCOVALENT INTERACTIONS;

COMPLEXATION; METALS; PROTEINS;

HYDROGEN BONDS;

COBALT COMPLEX; METAL COMPLEX;

ARTICLE; CHEMICAL REACTION; COMPLEX FORMATION; CRYSTAL STRUCTURE; HYDROGEN BOND; INFRARED SPECTROSCOPY; MOLECULAR INTERACTION; MOLECULAR STABILITY; REACTION ANALYSIS; ROOM TEMPERATURE; SYNTHESIS; THERMOSTABILITY;

COBALT; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; HYDROGEN BONDING; METALLOPROTEINS; MOLECULAR CONFORMATION; MOLECULAR STRUCTURE; ORGANOMETALLIC COMPOUNDS; OXYGEN ISOTOPES; PROTEIN STABILITY; SPECTROSCOPY, FOURIER TRANSFORM INFRARED; TEMPERATURE; WATER;

EID: 0346034713     PISSN: 14337851     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/anie.200390060     Document Type: Article

References (61)

1. a) J. Du Bois, T. J. Mizoguchi, S. J. Lippard, Coord. Chem. Rev. 2000, 200-202, 443-485;
2. b) M. Merkx, D. A. Kopp, M. H. Sazinsky, J. L. Blazyk, J. Müller, S. J. Lippard, Angew. Chem. 2001, 113, 2860-2888; Angew. Chem. Int. Ed. 2001. 40. 2782-2807:
3. b) M. Merkx, D. A. Kopp, M. H. Sazinsky, J. L. Blazyk, J. Müller, S. J. Lippard, Angew. Chem. 2001, 113, 2860-2888; Angew. Chem. Int. Ed. 2001. 40. 2782-2807:
4. c) L. Que, Jr., W.B. Tolman, Angew. Chem. 2002, 114, 1160-1185; Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1114-1137.
5. c) L. Que, Jr., W.B. Tolman, Angew. Chem. 2002, 114, 1160-1185; Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1114-1137.
6. III}, selected examples: a) J. A. Halfen, S. Mahapatra, E. C. Wilkinson, S. Kaderli, V. G. Young, Jr., L. Que, Jr., A. D. Zuberbühler, W. B. Tolman, Science 1996, 271, 1397-1400; b) W. B. Tolman, Acc. Chem. Res. 1997, 30, 227-237, and references therein; c) V. Mahadevan, Z. Hou, A. P. Cole, D. E. Root, T. K. Lal, E. I. Solomon, T. D. P. Stack, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11996-11997; d) S. Itoh, H. Nakao, L. M. Berreau, T. Kondo, M. Komatsu, S. Fukusumi, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2890-2899; e) M. J. Henson, P. Mukherjee, D. E. Root, T. D. P. Stack, E. I. Solomon, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10332-10345.
7. III}, selected examples: a) J. A. Halfen, S. Mahapatra, E. C. Wilkinson, S. Kaderli, V. G. Young, Jr., L. Que, Jr., A. D. Zuberbühler, W. B. Tolman, Science 1996, 271, 1397-1400; b) W. B. Tolman, Acc. Chem. Res. 1997, 30, 227-237, and references therein; c) V. Mahadevan, Z. Hou, A. P. Cole, D. E. Root, T. K. Lal, E. I. Solomon, T. D. P. Stack, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11996-11997; d) S. Itoh, H. Nakao, L. M. Berreau, T. Kondo, M. Komatsu, S. Fukusumi, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2890-2899; e) M. J. Henson, P. Mukherjee, D. E. Root, T. D. P. Stack, E. I. Solomon, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10332-10345.
8. III}, selected examples: a) J. A. Halfen, S. Mahapatra, E. C. Wilkinson, S. Kaderli, V. G. Young, Jr., L. Que, Jr., A. D. Zuberbühler, W. B. Tolman, Science 1996, 271, 1397-1400; b) W. B. Tolman, Acc. Chem. Res. 1997, 30, 227-237, and references therein; c) V. Mahadevan, Z. Hou, A. P. Cole, D. E. Root, T. K. Lal, E. I. Solomon, T. D. P. Stack, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11996-11997; d) S. Itoh, H. Nakao, L. M. Berreau, T. Kondo, M. Komatsu, S. Fukusumi, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2890-2899; e) M. J. Henson, P. Mukherjee, D. E. Root, T. D. P. Stack, E. I. Solomon, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10332-10345.
9. III}, selected examples: a) J. A. Halfen, S. Mahapatra, E. C. Wilkinson, S. Kaderli, V. G. Young, Jr., L. Que, Jr., A. D. Zuberbühler, W. B. Tolman, Science 1996, 271, 1397-1400; b) W. B. Tolman, Acc. Chem. Res. 1997, 30, 227-237, and references therein; c) V. Mahadevan, Z. Hou, A. P. Cole, D. E. Root, T. K. Lal, E. I. Solomon, T. D. P. Stack, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11996-11997; d) S. Itoh, H. Nakao, L. M. Berreau, T. Kondo, M. Komatsu, S. Fukusumi, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2890-2899; e) M. J. Henson, P. Mukherjee, D. E. Root, T. D. P. Stack, E. I. Solomon, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10332-10345.
10. III}, selected examples: a) J. A. Halfen, S. Mahapatra, E. C. Wilkinson, S. Kaderli, V. G. Young, Jr., L. Que, Jr., A. D. Zuberbühler, W. B. Tolman, Science 1996, 271, 1397-1400; b) W. B. Tolman, Acc. Chem. Res. 1997, 30, 227-237, and references therein; c) V. Mahadevan, Z. Hou, A. P. Cole, D. E. Root, T. K. Lal, E. I. Solomon, T. D. P. Stack, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11996-11997; d) S. Itoh, H. Nakao, L. M. Berreau, T. Kondo, M. Komatsu, S. Fukusumi, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2890-2899; e) M. J. Henson, P. Mukherjee, D. E. Root, T. D. P. Stack, E. I. Solomon, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10332-10345.
11. 2Fe}: a) Y. Dong, H. Fujii, M. P. Hendrich, R. A. Leising, G. Pan, C. R. Randall, E. C. Wilkinson, Y. Zang, L. Oue, Jr., B. G. Fox, K. Kaffmann, E. Münck, J. Am. Chem. Soc. 1995. 117, 2778-2792;
12. 2Fe}: a) Y. Dong, H. Fujii, M. P. Hendrich, R. A. Leising, G. Pan, C. R. Randall, E. C. Wilkinson, Y. Zang, L. Oue, Jr., B. G. Fox, K. Kaffmann, E. Münck, J. Am. Chem. Soc. 1995. 117, 2778-2792;
13. 2Fe}: a) Y. Dong, H. Fujii, M. P. Hendrich, R. A. Leising, G. Pan, C. R. Randall, E. C. Wilkinson, Y. Zang, L. Oue, Jr., B. G. Fox, K. Kaffmann, E. Münck, J. Am. Chem. Soc. 1995. 117, 2778-2792;
14. 2Fe}: a) Y. Dong, H. Fujii, M. P. Hendrich, R. A. Leising, G. Pan, C. R. Randall, E. C. Wilkinson, Y. Zang, L. Oue, Jr., B. G. Fox, K. Kaffmann, E. Münck, J. Am. Chem. Soc. 1995. 117, 2778-2792;
15. 2Fe}: a) Y. Dong, H. Fujii, M. P. Hendrich, R. A. Leising, G. Pan, C. R. Randall, E. C. Wilkinson, Y. Zang, L. Oue, Jr., B. G. Fox, K. Kaffmann, E. Münck, J. Am. Chem. Soc. 1995. 117, 2778-2792;
16. 2Fe}: a) Y. Dong, H. Fujii, M. P. Hendrich, R. A. Leising, G. Pan, C. R. Randall, E. C. Wilkinson, Y. Zang, L. Oue, Jr., B. G. Fox, K. Kaffmann, E. Münck, J. Am. Chem. Soc. 1995. 117, 2778-2792;
17. 2Fe}: a) Y. Dong, H. Fujii, M. P. Hendrich, R. A. Leising, G. Pan, C. R. Randall, E. C. Wilkinson, Y. Zang, L. Oue, Jr., B. G. Fox, K. Kaffmann, E. Münck, J. Am. Chem. Soc. 1995. 117, 2778-2792;
18. 2Fe}: a) Y. Dong, H. Fujii, M. P. Hendrich, R. A. Leising, G. Pan, C. R. Randall, E. C. Wilkinson, Y. Zang, L. Oue, Jr., B. G. Fox, K. Kaffmann, E. Münck, J. Am. Chem. Soc. 1995. 117, 2778-2792;
19. b) H.H. Zheng, Y. Zang, Y. Dong, V. G. Young, Jr., L. Que, Jr., J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2226-2235, and references therein;
20. c) H.-F. Hsu, Y, Dong, L. Shu, V. G. Young, Jr., L. Que, Jr., J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5230-5237;
21. d) M. Costa. J.-U. Rohde, A. Stubna, R. Y. N. Ho, L. Quaroni, E. Münck, L. Que, Jr., J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12931-12932.
22. B. D, Dunietz, M. D, Beachy. Y. Cao, D. A. Whittington, S. J. Lippard, R. A. Friesner, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2828-2839.
23. Selected examples: a) G. E. Wuenshell, C. Tetreau, D. Lavalette, C. A. Reed, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3346-3355;
24. b) J. P. Collman, X. Zhang, K. Wong, J. I. Brauman. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 6245-6251;
25. c) M. Momenteau, C. A, Reed Chem. Rev. 1994, 94, 659-698;
26. d) J. E. Kickham, S. J. Loeb, S. L. Murphy, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 7031-7032;
27. e) D. M. Rudkevich, W. Verboom, Z. Brzozka, M. J. Palys, W. P. R. V. Stauthamer, G. J. Van Hummel, S. M. Franken, S. Harkema, J. F. J. Engbersen, D. N. Reinhoudt, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116. 4341-4351;
28. f) N. Kitajima, H. Komatsuzaki, S. Hikichi, M. Osawa, Y. Moro-oka, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11596-11597;
29. g) P.H. Walton, K. N. Raymond, Inorg. Chim. Acta 1995, 240, 593-601;
30. i) W. Yao, R. H, Crabtree, Inorg. Chem. 1996, 35, 3007-3011;
31. h) A. Wada, M. Harata, K. Hasegawa, K. Jitsukawa, H. Masuda, M. Mukai, T. Kitagawa, H. Einaga, Angew. Chem. 1998, 874-875; Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 798-799;
32. h) A. Wada, M. Harata, K. Hasegawa, K. Jitsukawa, H. Masuda, M. Mukai, T. Kitagawa, H. Einaga, Angew. Chem. 1998, 874-875; Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 798-799;
33. i) C.-Y. Yeh, C. J. Chang, D. G. Nocera, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1513-1514.
34. a) B. S. Hammes, V. G, Young, Jr., A. S. Borovik, Angew. Chem. 1999, 111, 744-746; Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 666-669;
35. a) B. S. Hammes, V. G, Young, Jr., A. S. Borovik, Angew. Chem. 1999, 111, 744-746; Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 666-669;
36. b) Z. Shirin, B. S. Hammes, V. G. Young, Jr., A. S. Borovik, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1836-1837;
37. c) C. E. MacBeth, A. P. Golombek, V. G. Young, Jr., C. Yang, K. Kuezera, M. P. Hendrich, A. S. Borovik, Science 2000, 289, 938-941;
38. d) C. E. MacBeth, B. S. Hammes, V. G. Young, Jr., A. S. Borovik, Inorg. Chem. 2001, 40, 4733-4741;
39. e) R. Gupta, C. E. MacBeth, V. G. Young, Jr., A. S. Borovik, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1136-1137.
40. C. E. MacBeth, P. L. Larsen, T. N. Sorrell, D. R. Powell, A. S. Borovik, Inorg. Chim. Acta, in press.
41. a) F. A. Walker, J. Am. Soc. 1970, 92, 4235-4244;
42. b) B. M. Hoffman, D. L. Diemente, F. Basolo, J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 61-65;
43. c) F. A. Walker, J. Bowen, J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 7632-7635;
44. d) J. H. Bowen, N. V. Shokhirev, A. M. Raitsimring, D. H. Buttlaire, F. A. Walker, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 683-8691.
45. Selected examples: a) R. Williams, E. Billig, J. H. Waters, H. B. Gray, J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 43-50;
46. b) R. Fibar, S. A. Koch, M. M. Millar, Inorg. Chem, 1985, 24. 3311-3312;
47. c) T. J. Collins, T. G. Richmond, B. D. Santarsiero, T. G. R. T. Treco, J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 2088-2090;
48. d) C. P. Rao, J. R. Dorfman, R. H. Holm. Inorg. Chem. 1986, 25, 428-439;
49. e) T. J. Collins, R. D. Powell, C. Slebodnick, E. S. Uffelman, J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8419-8425;
50. f) A. L. Balch, M. Mazzanti, B. C. Noll, M. M. Olmstead, J. Am. Chem. Soc. 1994. 116, 9114-9122;
51. g) L. H. Doerrer, M. T. Bautista, S. J. Lippard, Inorg. Chem. 1997, 36, 3578-3579;
52. h) T. Yagi, H. Hanai, T. Komorita, T. Suzuki, S. Kaizaki, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 2002, 1126-1131.
53. 2Co} units. The oxo ligands in this system interact with four cobalt centers. K. Dimitrou, J.-S. Sun, K. Folting, G. Christou, Inorg. Chem. 1995, 34, 4160-4166.
54. a) J. Elmsley, Chem. Soc. Rev. 1980, 9, 91-124;
55. b) M. C. Etter, Acc. Chem. Res. 1990, 23, 120-126.
56. Shifts to lower energy and broadening of v̄(NH) signals are indicative of intramolecular H-bonds in organic compounds: see G. B. Liang, G. P. Dado. S. H. Gellman, J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3994-3995.
57. 2 = 2; the derived value of J from our data is the same for both calculations. The system spin manifolds for the former are S = 0, 1, 2 and the latter, S = 0, 1, 2, 3, 4. The ability to distinguish between these two systems requires the possibility of populating the S = 3 manifold. However, the large J value and temperature limitations of the instrument do not allow detection above a system spin value of S = 2.
58. [4b]
59. III}).
60. [1c.2e] also see: P. L. Holland, C. J. Cramer, E. C. Wilkinson, S. Mahapatra, K. R. Rodgers, S. Itoh, M. Taki, S. Fukuzumi, L. Que, Jr., W. B. Tolman, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 792-802.
61. H. D. Flack, Acta Crystallogr. Sect. A 1983, 39, 876-881.