Density functional theory investigation of the active site of Fe-hydrogenases. Systematic study of the effects of redox state and ligands hardness on structural and electronic properties of complexes related to the [2Fe]H subcluster

Inorganic Chemistry

Volumn 43, Issue 12, 2004, Pages 3733-3741

  Bruschi, Maurizio ^a   Fantucci, Piercarlo ^a   De Gioia, Luca ^a  

^a UNIVERSITY OF MILANO BICOCCA   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDROGENASE; IRON DERIVATIVE; LIGAND;

ARTICLE; CATALYSIS; CHEMICAL STRUCTURE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONICS; ENZYME ACTIVE SITE; OXIDATION REDUCTION REACTION; STRUCTURE ANALYSIS;

EID: 2942552106     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic035326y     Document Type: Article

References (41)

1. (a) Peters, J. W.; Lanzilotta, W. N.; Lemon, B. J.; Seefeldt, L. C. Science 1998, 282, 1853-1858.
2. (b) Nicolet, Y.; Piras, C.; Legrand, P.; Hatchikian, E. C.; Fontecilla-Camps, J. C. Structure 1999, 7, 13-23.
3. (c) Evans, D. J.; Pickett, C. J. Chem. Soc. Rev. 2003, 32, 268-275 and references therein.
4. Nicolet, Y.; de Lacey, A. L.; Vernède, X.; Fernandez, V. M.; Hatchikian, E. C.; Fontecilla-Camps, J. C. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1596-1601.
5. (a) Pierik, A. J.; Hagen, W. R.; Redeker, J. S.; Wolbert, R. B. G.; Boersma, M.; Verhagen, M. F. J. M.; Grande, H. J.; Veeger, C.; Mutsaers, P. H.; Sand, R. H.; Dunham, W. R. Eur. J. Biochem. 1992, 209, 63-71.
6. (b) Patil, D. S.; Moura, J. J. G.; He, S. H.; Teixeira, M.; Prickril, B. C.; Der Vartanian, D. V.; Peck, H. D., Jr.; Legall, J.; Huyanh, B. H. J. Biol. Chem. 1988, 263, 18732.
7. (c) De Lacey, A. L.; Stadler, C.; Cavazza, C.; Hatchikian, E. C.; Fernandez, V. M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11232.
8. (d) Chen, Z.; Lemon, B. J.; Huang, S.; Swartz, D. J.; Peters, J. W.; Bagley, K. A. Biochemistry 2002, 41, 2036.
9. (e) Pierik, A. J.; Hulstein, M.; Hagen, W. R.; Albracht, S. P. Eur. J. Biochem. 1998, 258, 572.
10. (f) Popescu, C. V.; Munck, E. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7877-7884.
11. (a) Cao, Z.; Hall, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3734-3742.
12. (b) Fan, H.-J.; Hall, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3828-3829.
13. (c) Liu, Z.-P.; Hu, P. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5175.
14. (d) Georgakaki, I. P.; Thomson, L. M.; Lyon, E. J.; Hall, M. B.; Darensbourg, M. Y. Coord. Chem. Rev. 2003, 238-239, 255-266.
15. Bruschi, M.; Fantucci, P.; De Gioia, L. Inorg. Chem. 2002, 41, 1421-1429.
16. Huhmann-Vincent, J.; Scott, B. L.; Kubas, G. J. Inorg. Chim. Acta 1999, 294, 240-247.
17. Bruschi, M.; Fantucci, P.; De Gioia, L. Inorg. Chem. 2003, 42, 4773-4781.
18. (a) Lyon, E. J.; Georgakaki, I. P.; Reibenspies, J. H.; Darensbourg, M. Y. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 3178-3180.
19. (b) Schmidt, M.; Contakes, S. M.; Rauchfuss, T. B. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9736-9737.
20. (c) Le Cloirec, A.; Best, S. P.; Borg, S.; Davies, S. C.; Evans, D. J.; Hughes, D. L.; Pickett, C. J. Chem. Commun. 1999, 22, 2285-2286.
21. Lemon, B. J.; Peters, J. W. Biochemistry 1999, 38, 12969-12973.
22. Darensbourg, M. Y.; Lyon, E. J.; Zhao, X.; Georgakaki, I. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 3683-3688.
23. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3104. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1992, 96, 2155-2160. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652. Stevens, P. J.; Devlin, F. J.; Chablowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623-11627.
24. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3104. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1992, 96, 2155-2160. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652. Stevens, P. J.; Devlin, F. J.; Chablowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623-11627.
25. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3104. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1992, 96, 2155-2160. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652. Stevens, P. J.; Devlin, F. J.; Chablowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623-11627.
26. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3104. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1992, 96, 2155-2160. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652. Stevens, P. J.; Devlin, F. J.; Chablowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623-11627.
27. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 299-306.
28. Rassolov, V.; Pople, J. A.; Ratner, M.; Windus, T. L. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223. Check, C. E.; Faust, T. O.; Bailey, J. M.; Wright, B. J.; Gilbert, T. M.; Sunderlin, L. S. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 8111.
29. Rassolov, V.; Pople, J. A.; Ratner, M.; Windus, T. L. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223. Check, C. E.; Faust, T. O.; Bailey, J. M.; Wright, B. J.; Gilbert, T. M.; Sunderlin, L. S. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 8111.
30. Dunning, H., Jr.; Hay, P. J. In Methods of Electronic Structure Theory; Schaefer, H. F., III, Ed.; Plenum Press: New York, 1977; Vol. 3.
31. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, revision A.1; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
32. Reed, A. E.; Weinstock, R. B.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 735. Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F. Chem. Rev. 1988, 88, 899. Foster, J. P.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7211. Brunk, T. K.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1978, 101, 1700. Reed, A. E.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 1736. Weinhold, F.; Carpenter, J. E. The Structure of Small Molecules and Ions; Plenum: New York, 1988; p 227.
33. Reed, A. E.; Weinstock, R. B.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 735. Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F. Chem. Rev. 1988, 88, 899. Foster, J. P.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7211. Brunk, T. K.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1978, 101, 1700. Reed, A. E.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 1736. Weinhold, F.; Carpenter, J. E. The Structure of Small Molecules and Ions; Plenum: New York, 1988; p 227.
34. Reed, A. E.; Weinstock, R. B.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 735. Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F. Chem. Rev. 1988, 88, 899. Foster, J. P.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7211. Brunk, T. K.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1978, 101, 1700. Reed, A. E.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 1736. Weinhold, F.; Carpenter, J. E. The Structure of Small Molecules and Ions; Plenum: New York, 1988; p 227.
35. Reed, A. E.; Weinstock, R. B.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 735. Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F. Chem. Rev. 1988, 88, 899. Foster, J. P.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7211. Brunk, T. K.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1978, 101, 1700. Reed, A. E.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 1736. Weinhold, F.; Carpenter, J. E. The Structure of Small Molecules and Ions; Plenum: New York, 1988; p 227.
36. Reed, A. E.; Weinstock, R. B.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 735. Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F. Chem. Rev. 1988, 88, 899. Foster, J. P.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7211. Brunk, T. K.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1978, 101, 1700. Reed, A. E.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 1736. Weinhold, F.; Carpenter, J. E. The Structure of Small Molecules and Ions; Plenum: New York, 1988; p 227.
37. Reed, A. E.; Weinstock, R. B.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 735. Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F. Chem. Rev. 1988, 88, 899. Foster, J. P.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7211. Brunk, T. K.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1978, 101, 1700. Reed, A. E.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 1736. Weinhold, F.; Carpenter, J. E. The Structure of Small Molecules and Ions; Plenum: New York, 1988; p 227.
38. Bruschi, M.; Fantucci, P.; Pizzotti, M.; Rovizzi, C. J. Mol. Catal. A: Chem. 2003, 204-205, 793-803.
39. George, S. J.; Cui, Z.; Razavet, M.; Pickett, C. J. Chem. Eur. J. 2002, 8, 4037-4046. Razavet, M.; Davies, S. C.; Hughes, D. L.; Barclay, J. E.; Evans, D. J.; Fairhurst, S. A.; Liu, X.; Pickett, C. J. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2003, 586-595.
40. George, S. J.; Cui, Z.; Razavet, M.; Pickett, C. J. Chem. Eur. J. 2002, 8, 4037-4046. Razavet, M.; Davies, S. C.; Hughes, D. L.; Barclay, J. E.; Evans, D. J.; Fairhurst, S. A.; Liu, X.; Pickett, C. J. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2003, 586-595.
41. Zhao, X.; Georgakaki, I. P.; Miller, M. L.; Mejia-Rodrigues, R.; Chiang, C.-Y.; Darensbourg, M. Y. Inorg. Chem. 2002, 41, 3917.