Molecular chemistry of consequence to renewable energy

Inorganic Chemistry

Volumn 44, Issue 20, 2005, Pages 6879-6892

  Dempsey, Jillian L ^a   Esswein, Arthur J ^a   Manke, David R ^a   Rosenthal, Joel ^a   Soper, Jake D ^a   Nocera, Daniel G ^a  

^a MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDROGEN; ORGANIC COMPOUND;

ELECTRON; PHOTOCHEMISTRY; POWER SUPPLY; REVIEW;

ELECTRIC POWER SUPPLIES; ELECTRONS; HYDROGEN; ORGANIC CHEMICALS; PHOTOCHEMISTRY;

EID: 26944435484     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic0509276     Document Type: Review

References (131)

1. Hoffert, M. I.; Caldeira, K.; Jain, A. K.; Haites, E. F.; Harvey, L. D. D.; Potter, S. D.; Schlesinger, M. E.; Schneider, S. H.; Watts, R. G.; Wigley, T. M. L.; Wuebbles, D. J. Nature 1998, 395, 881-884.
2. Lewis, N. S. Energy and Transportation; The National Academies Press: Washington, DC, 2003; pp 33-39.
3. Basic Research Needs for the Hydrogen Economy; A Report from the Basic Energy Sciences Workshop on Hydrogen Production, Storage, and Use; U.S. Department of Energy: Washington, DC, 2003.
4. World Energy Assessment Report: Energy and the Challenge of Sustainability; United Nations Development Program; United Nations: New York, 2003.
5. Basic Research Needs to Assure a Secure Energy Future; A Report from the Basic Energy Sciences Advisory Committee; U.S. Department of Energy: Washington, DC, 2003.
6. Karas, T. H. Energy and National Security; Sandia Report SAND2003-3287; Sandia National Laboratories: Albuquerque, NM, 2003.
7. Address to the National Hydrogen Association, Secretary of Energy Spencer Abraham, Mar 5, 2003; available at http://www.energy.gov/engine/content.do? PUBLIC_ID=13384&BT_CODE=PR_SPEECHES&TT_CODE=PRESSRELEASE.
8. The Effect on the National Security of Imports of Crude Oil and Refined Petroleum Products; U.S. Department of Commerce, An Investigation Conducted Under Section 232 of the Trade Expansion Act of 1962, as Amended, Nov 1999; p ES-9.
9. Goodstein, D. Out of Gas: The End of the Age of Oil; Norton: New York, 2004.
10. Marcus, R. A. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1993, 32, 1111-1121.
11. Taube, H. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1984, 23, 329-339.
12. Cukier, R. I.; Nocera, D. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 1998, 49, 337-369.
13. Chang, C. J.; Chang, M. C. Y.; Damrauer, N. H.; Nocera, D. G. Biophys. Biochim. Acta 2004, 1655, 13-28.
14. Vogler, A.; Osman, A. H.; Kunkely, H. Coord. Chem. Rev. 1985, 64, 159-173.
15. Meyer, T. J. Prog. Inorg. Chem. 1983, 30, 389-440.
16. Heyduk, A. F.; Macintosh, A. M.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5023-5032.
17. Odom, A. L.; Heyduk, A. F.; Nocera, D. G. Inorg. Chim. Acta 2000, 297, 330-337.
18. Heyduk, A. F.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9415-9426.
19. Heyduk, A. F.; Nocera, D. G. Chem. Commun. 1999, 1519-1520.
20. Veige, A. S.; Nocera, D. G. Chem. Commun. 2004, 1958-1959.
21. Manke, D. R.; Nocera, D. G. Inorg. Chim. Acta 2003, 345, 235-240.
22. Manke, D. R.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2003, 42, 4431-4436.
23. Manke, D. R.; Loh, Z.-H.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2004, 43, 3618-3624.
24. Gray, T. G.; Nocera, D. G. Chem. Commun. 2005, 1540-1542.
25. Gray, T. G.; Veige, A. S.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9760-9768.
26. Veige, A. S.; Gray, T. G.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2005, 44, 17-26.
27. Bosnich, B. Inorg. Chem. 1999, 38, 2554-2562.
28. McCollum, D. G.; Bosnich, B. Inorg. Chim. Acta 1998, 270, 13-19.
29. Norton, J. R. Acc. Chem. Res. 1979, 12, 139-145.
30. Martin, B. D.; Warner, K. E.; Norton, J. E. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 33-39.
31. Kristjánsdóttir, S. S.; Norton, J. A. In Transition Metal Hydrides; Dedieu, A., Ed.; VCH: New York, 1992; Chapter 9, pp 309-360.
32. Kadis, J.; Shin, Y.-g. K.; Dulebohn, J. I.; Ward, D. L.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 1996, 35, 811-817.
33. Heyduk, A. F.; Krodel, D. J.; Meyer, E. E.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2002, 41, 634-636.
34. Dulebohn, J. I.; Ward, D. L.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 2969-2977.
35. Dulebohn, J. I.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 4054-4056.
36. Heyduk, A. F.; Nocera, D. G. Science 2001, 293, 1639-1641.
37. Mague, J. T.; Mitchener, J. P. Inorg. Chem. 1969, 8, 119-125.
38. Sanger, A. R. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1975, 893-894.
39. Balch, A. L.; Tulyathan, B. Inorg. Chem. 1977, 16, 2840-2845.
40. Kubiak, C. P.; Eisenberg, R. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 6129-6131.
41. Cowie, M.; Mague, J. T.; Sanger, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3628-3629.
42. Balch, A. L. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 8049-8054.
43. Rice, S. F.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 1593-1595.
44. Fordyce, W. A.; Brummer, J. G.; Crosby, G. A. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 7061-7064.
45. Brand, H.; Arnold, J. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 2266-2267.
46. Kim, H.-J.; Whang, D.; Kim, K.; Do, Y. Inorg. Chem. 1993, 32, 360-362.
47. Brand, H.; Arnold, J. Organometallics 1993, 12, 3655-3665.
48. Shibata, K.; Aida, T.; Inoue, S. Chem. Lett. 1992, 1171-1176.
49. Wailes, P. C.; Weigold, H. J. Organomet. Chem. 1970, 2, 405-411.
50. Pistorio, B. J.; Nocera, D. G. J. Photochem. Photobiol. A 2004, 162, 563-567.
51. Bachmann, J.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2829-2837.
52. Bachmann, J.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4730-4743.
53. Schmid, G. M. In Standard Potentials in Aqueous Solutions; Bard, A. J., Parsons, R., Jordan, J., Eds.; IUPAC, Marcel Dekker: New York, 1985; pp 313-320.
54. Fackler, J. P., Jr. Inorg. Chem. 2002, 41, 6959-6972.
55. Grohmann, A.; Schmidbauer, H. In Comprehensive Organometallic Chemistry, II; Abel, E. W., Stone, F. G. A., Wilkinson, G., Eds.; Pergamon: New York, 1995; Vol. 3, pp 1-56.
56. Forward, J. M.; Fackler, J. P., Jr.; Assefa, Z. In Optoelectronic Properties of Inorganic Compounds; Roundhill, D. M., Fackler, J. P., Jr., Eds.; Plenum Press: New York, 1999; Chapter 6, pp 195-229.
57. Bensch, W.; Prelati, M.; Ludwig, W. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1986, 1762-1763.
58. Langrick, C. R.; Shaw, B. L. Dalton Trans. 1985, 511-516.
59. McNair, R. J.; Nilsson, P. V.; Pignolet, L. H. Inorg. Chem. 1985, 24, 1935-1939.
60. Barber, J. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1655, 123-132.
61. Barber, J.; Ferreira, K.; Maghlaoui, K.; Iwata, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 4737-4742.
62. Ferreira, K. N.; Iverson, T. M.; Maghlaoui, K.; Barber, J.; Iwata, S. Science 2004, 303, 1831-1838.
63. Iwata, S.; Barber, J. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 14, 447-453.
64. Robblee, J. H.; Messinger, J.; Cinco, R. M.; McFarlane, K. L.; Carmen Fernandez, C.; Pizarro, S. A.; Sauer, K.; Yachandra, V. K. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7459-7471.
65. Peloquin, J. M.; Campbell, K. A.; Randall, D. W.; Evanchik, M. A.; Pecoraro, V. L.; Armstrong, W. H.; Britt, R. D. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10926-10942.
66. Britt, R. D.; Campbell, K. A.; Peloquin, J. M.; Gilchrist, M. L.; Aznar, C. P.; Dicus, M. M.; Robblee, J.; Messinger, J. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1655, 158-171.
67. Vrettos, J. S.; Limburg, J.; Brudvig, G. W. Biochim. Biophys. Acta 2001, 1503, 229-245.
68. Tommos, C.; Babcock, G. T. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 18-25.
69. Pecoraro, V. L.; Baldwin, M. J.; Caudle, M. T.; Hsieh, W. Y.; Law, N. A. Pure Appl. Chem. 1998, 70, 925-929.
70. Messinger, J.; Badger, M.; Wydrzynski, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 3209-3213.
71. Hoganson, C. W.; Babcock, G. T. Science 1997, 277, 1953-1956.
72. Babcock, G. T.; Barry, B. A.; Debus, R. J.; Hoganson, C. W.; Atamian, M.; McIntosh, L.; Sithole, I.; Yocum, C. F. Biochemistry 1989, 28, 9557-9565.
73. Westphal, K. L.; Tommos, C.; Cukier, R. I.; Babcock, G. T. Curr. Opin. Plant Biol. 2000, 3, 236-242.
74. Tommos, C. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2002, 357, 1383-1394.
75. Barry, B. A.; Babcock, G. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 7099-7103.
76. Debus, R. J.; Barry, B. A.; Babcock, G. T.; McIntosh, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 427-430.
77. Debus, R. J.; Barry, B. A.; Sithole, I.; Babcock, G. T.; McIntosh, L. Biochemistry 1988, 27, 9071-9074.
78. Diner, B.; Schlodder, E.; Nixon, P. J.; Coleman, W. J.; Rappaport, F.; Vermaas, W. F. J.; Chisholm, D. A. Biochemistry 2001, 40, 9265-9281.
79. Vermaas, W. F. J.; Rutherford, A. W.; Hansson, O. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 8477-8481.
80. Hoganson, C. W.; Pressler, M. A.; Proshlyakov, D. A.; Babcock, G. T. Biochim. Biophys. Acta 1998, 1365, 170-174.
81. Chang, C. K.; Abdalmuhdi, I. J. Org. Chem. 1983, 48, 5388-5390.
82. Chang, C. K.; Abdalmuhdi, I. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1984, 23, 164-165.
83. Collman, J. P.; Hutchison, J. E.; Lopez, M. A.; Tabard, A.; Guilard, R.; Seok, W. K.; Ibers, J. A.; L'Her, M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 9869-9877.
84. Collman, J. P.; Wagenknecht, P. S.; Hutchison, J. E. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1994, 33, 1537-1554.
85. Chang, C. J.; Deng, Y.; Heyduk, A. F.; Chang, C. K.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2000, 39, 959-966.
86. Chang, C. J.; Baker, E. A.; Pistorio, B. J.; Deng, Y.; Loh, Z.-H.; Miller, S. E.; Carpenter, S. D.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2002, 41, 3102-3109.
87. Chang, C. J.; Deng, Y.; Peng, S. M.; Lee, G. H.; Yeh, C. Y.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2002, 41, 3008-3016.
88. Chng, L. L.; Chang, C. J.; Nocera, D. G. J. Org. Chem. 2003, 68, 4075-4078.
89. Chang, C. J.; Loh, Z.-H.; Deng, Y.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2003, 42, 8262-8269.
90. Chang, C. J.; Deng, Y.; Shi, C.; Chang, C. K.; Anson, F. C.; Nocera, D. G. Chem. Commun. 2000, 1355-1356.
91. Chang, C. J.; Loh, Z.-H.; Shi, C.; Anson, F. C.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10013-10020.
92. Deng, Y.; Chang, C. J.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 410-411.
93. Pistorio, B. J.; Chang, C. J.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7884-7885.
94. Rosenthal, J.; Pistorio, B. J.; Chng, L. L.; Nocera, D. G. J. Org. Chem. 2005, 70, 1885-1888.
95. Hodgkiss, J. M.; Chang, C. J.; Pistorio, B. J.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2003, 42, 8270-8277.
96. Chang, C. J.; Yeh, C. Y.; Nocera, D. G. J. Org. Chem. 2002, 67, 1403-1406.
97. Yeh, C. Y.; Chang, C. J.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1513-1514.
98. Chang, C. J.; Chng, L. L.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1866-1876.
99. Turró, C.; Chang, C. K.; Leroi, G. E.; Cukier, R. I.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 4013-4015.
100. Chang, C. J.; Brown, J. D. K.; Chang, M. C. Y.; Baker, E. A.; Nocera, D. G. In Electron Transfer in Chemistry; Balzani, V., Ed.; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2001; Vol. 3.2.4, pp 409-461.
101. Yeh, C. Y.; Miller, S. E.; Carpenter, S. D.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2001, 40, 3643-3646.
102. Damrauer, N. H.; Hodgkiss, J. M.; Rosenthal, J.; Nocera, D. G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 6315-6321.
103. Roberts, J. A.; Kirby, J. P.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8051-8052.
104. Deng, Y.; Roberts, J. A.; Peng, S. M.; Chang, C. K.; Nocera, D. G. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1997, 36, 2124-2127.
105. Roberts, J. A.; Kirby, J. P.; Wall, S. T.; Nocera, D. G. Inorg. Chim. Acta 1997, 263, 395-405.
106. Kirby, J. P.; van Dantzig, N. A.; Chang, C. K.; Nocera, D. G. Tetrahedron Lett. 1995, 36, 3477-3480.
107. Kirby, J. P.; Roberts, J. A.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9230-9236.
108. Hammes-Schiffer, S. In Electron Transfer in Chemistry; Balzani, V., Ed.; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2001; Vol. 1.1.5, pp 189-237.
109. Hammes-Schiffer, S. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 273-281.
110. Stubbe, J.; Nocera, D. G.; Yee, C. S.; Chang, M. C. Y. Chem. Rev. 2003, 103, 2167-2201.
111. Chang, M. C. Y.; Yee, C. S.; Stubbe, J.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 6882-6887.
112. Yee, C. S.; Chang, M. C. Y.; Ge, J.; Nocera, D. G.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10506-10507.
113. Reece, S. Y.; Stubbe, J.; Nocera, D. G. Biophys. Biochim. Acta 2005, 1706, 232-238.
114. Chang, M. C. Y.; Yee, C. S.; Nocera, D. G.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16702-16703.
115. Yee, C. S.; Seyedsayamdost, M. R.; Chang, M. C. Y.; Nocera, D. G.; Stubbe, J. Biochemistry 2003, 42, 14541-14542.
116. Krishtalik, L. I. Charge-transfer reactions in electrochemical and chemical processes; Plenum: New York, 1979.
117. Poulos, T. L.; Finzel, B. C.; Howard, A. J. Biochemistry 1986, 25, 5314-5322.
118. Groves, J. T.; Watanabe, Y. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 8443-8452.
119. Chng, L. L.; Chang, C. J.; Nocera, D. G. Org. Lett. 2003, 5, 2421-2424.
120. Kaizer, J.; Klinker, E. J.; Oh, N. Y.; Rohde, J.-U.; Song, W. J.; Stubna, A.; Kim, J.; Munck, E.; Nam, W.; Que, L., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 472-473.
121. Groves, J. T.; Gross, A.; Stern, M. K. Inorg. Chem. 1994, 33, 5065-5072.
122. Neya, S.; Funasaki, N. J. Heterocycl. Chem. 1997, 34, 689-690.
123. Woller, E. K.; DiMagno, S. G. J. Org. Chem. 1997, 62, 1588-1593.
124. Kadish, K. M.; Caemelbeck, E. V.; Royal, G. In The Porphyrin Handbook; Kadish, K. M., Smith, K. M., Guilard, R., Eds.; Academic Press: San Diego, CA, 2000; Vol. 8.
125. Liu, S.-Y.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5278-5279.
126. Connick, W. B.; Di Bilio, A. J.; Hill, M. G.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Inorg. Chim. Acta 1995, 240, 169-173.
127. Reece, S. Y.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9448-9458.
128. Armarego, W. L. F.; Perrin, D. D. Purification of Laboratory Chemicals, 4th ed.; Butterworth-Heinmann: Oxford, 1996.
129. Hietkamp, S.; Sommer, H.; Stelzer, O. Inorg. Synth. 1989, 27, 120-121.
130. Bitterwolf, T. E.; Raaghuveer, K. S. Inorg. Chim. Acta 1990, 172, 59-64.
131. Uson, R.; Laguna, A.; Laguna, M. Inorg. Synth. 1989, 26, 85-91.