New insights into the mechanism of proton transfer to hydride complexes: Kinetic and theoretical evidence showing the existence of competitive pathways for protonation of the cluster [W3S4H3(dmpe) 3]+ with acids

Chemistry - A European Journal

Volumn 12, Issue 5, 2006, Pages 1413-1426

  Algarra, Andrés G ^a   Basallote, Manuel G ^a   Feliz, Marta ^b   Fernández Trujillo, M Jesús ^a   Llusar, Rosa ^b   Safont, Vicent S ^b  

^a UNIVERSITY OF CÁDIZ   (Spain)

^b UNIVERSITAT JAUME I   (Spain)

Author keywords

Cluster compounds; Hydride ligands; Kinetics; Protonation; Reaction mechanisms

Indexed keywords

HYDROGEN BONDS; NEGATIVE IONS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; PROTONS; SOLVENTS; SUBSTITUTION REACTIONS; THEOREM PROVING;

CLUSTER COMPOUNDS; HYDRIDE LIGANDS; KINETICS; PROTONATION;

REACTION KINETICS;

EID: 32044467659     PISSN: 09476539     EISSN: 15213765     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/chem.200500695     Document Type: Article

References (76)

1. a) R. P. Bell. The Proton in Chemistry, 2nd ed., Chapman and Hall, London, 1973;
2. b) Proton Transfer (Eds.: E. F. Caldin. V. Gold), Chapman and Hall, London, 1975;
3. c) E. F. Caldin, The Mechanisms of Fast Reactions in Solution, IOS Press, Amsterdam, 2001, Chap. 8.
4. a) T. Elsaesser in Femtosecond Chemistry (Eds.: J. Manz, L. Wöste), VCH, Weinheim, 1995, Chap. 18;
5. b) P. L. Geissler, C. Dellago, D. Chandler, J. Hutter, M. Parrinello, Science 2001, 291, 5511;
6. c) Ultrafast Hydrogen Bonding Dynamics and Proton Transfer Processes in the Condensed Phase (Eds.: T. Elsaesser, H. Bakker), Kluwer, Boston, 2002:
7. d) M. Rini, B. Z. Magnes, E. Pines, E. T. J. Nibbering, Science 2003, 301, 349;
8. e) S. J. Schmidtke, D. F. Underwood, D. A. Blank, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8620.
9. a) C. F. Bernasconi, Acc. Chem. Res. 1992, 25, 9;
10. b) C. Costentin, J. M. Savéant. J. Am. Chem. Soc: 2004, 126, 14787.
11. a) R. F. Jordan, J. R. Norton, J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 1255;
12. b) E. J. Moore, J. M. Sullivan, J. R. Norton, J. Am. Chem. Soc. 1986. 108, 2257;
13. c) R. T. Edidin, J. M. Sullivan, J. R. Norton. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3945;
14. d) S. S. Kristjánsdóttir, J. R. Norton in Transition Metal Hydrides (Ed.: A. Dedieu), VCH, New York, 1992, pp. 309-357.
15. a) P. G. Jessop, R. H. Morris, Coord. Chem. Rev. 1992, 121, 155;
16. b) D. M. Heinekey, W. J. Oldham, Chem. Rev. 1993, 93, 913;
17. c) Recent Advances in Hydride Chemistry (Eds.: M. Peruzzini, R. Poli), Elsevier, Amsterdam, 2001;
18. d) G. J. Kubas, Metal Dihydrogen and σ-Bond Complexes: Structure, Theory and Reactivity, Kluwer, New York, 2001.
19. a) E. T. Papish, F. C. Rix, N. Spetseris, J. A. Norton, R. D. Williams, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12235;
20. b) E. T. Papis, M. P. Magee, J. R. Norton, in Recent Advances in Hydride Chemistry (Eds.: M. Peruzzini, R. Poli), Elsevier: Amsterdam, 2001, pp. 39-74.
21. a) M. A. Esteruelas, L. A. Oro, Chem. Rev. 1998, 98, 577;
22. b) R. M. Bullock, M. H. Voges, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12594;
23. c) V. Rautenstrauch, X. Hoang-Cong, R. Churlaud, K. Abdur-Rashid, R. H. Morris, Chem. Eur. J. 2003, 9, 4954;
24. d) S. E. Clapham, A. Hadzovic, R. H. Morris, Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 2201:
25. e) A. K. Justice, R. C. Linck, T. B. Rauchfuss, S. R. Wilson, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13214;
26. f) R. M. Bullock, Chem. Eur. J. 2004, 10, 2366;
27. g) R. Abbel, K. Abdur-Rashid, M. Faatz, A. Hadzovic, A. J. Lough, R. H. Morrris. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1870:
28. h) C. P. Casey, J. B. Johnson, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1883;
29. i) R. J. Hamilton, C. G. Leong, G. Bigam, M. Miskolzie, S. H. Bergens, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4152;
30. j) S. E. Lamle, S. P. J. Albracht, F. A. Armstrong, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6595;
31. k) H. Guan, M. Iimura, M. P. Magee, J. R. Norton, G. Zhu, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7805.
32. M. G. Basallote, J. Durán, M. J. Fernández-Trujillo, M. A. Máñez, J. Rodriguez de la Torre, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1998, 745.
33. M. G. Basallote, J. Durán, M. J. Fernández-Trujillo, M. A. Máñez. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1998, 2205.
34. M. G. Basallote, J. Durán, M. J. Fernández-Trujillo, M. A. Mánez. Inorg. Chem. 1999, 38, 5067.
35. M. G. Basallote, J. Durán, M. J. Fernández-Trujillo, M. A. Mánez, Organometallics 2000, 19, 695.
36. V. I. Bakhmutov, Eur. J. Inorg. Chem. 2005, 245.
37. a) H. S. Chu, C. P. Lau, K. Y. Wong, W. T. Wong, Organometallics 1998, 17, 2768;
38. b) H. S. Chu, Z. Xu, S. M. Ng, C. P. Lau, Z. Lin, Eur. J. Inorg. Chem. 2000, 993;
39. c) J. A. Ayllón, C. Gervaux, S. Sabo-Etienne, B. Chaudret, Organometallics 1997, 16, 2000;
40. d) N. V. Belkova, E. V. Kakhmutova, E. S. Shubina, C. Bianchini, M. Peruzzini, V. I. Bakhmutov, L. M. Epstein, Eur. J. Inorg. Chem. 2000, 2163:
41. e) W. K. Fung, X. Huang, M. L. Man, S. M. Ng, M. Y. Hung, Z. Lin, C. P. Lau, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11539.
42. N. V. Belkova, M. Besora, L. M. Epstein, A. Lledós, F. Maseras, E. S. Shubina, J., Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7715.
43. N. V. Belkova, E. Collange, P. Dub, L. M. Epstein, D. A. Lemenovskii, A. Lledós, O. Maresca, F. Maseras, R. Poli, P. O. Revin, E. S. Shubina, E. V. Vorontsov, Chem. Eur. J. 2005, 11, 873.
44. N. V. Belkova, P. O. Revin, L. M. Epstein, E. V. Vorontsov, V. I. Bakhmutov, E. S. Shubina, E. Collange, R. Poli, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11106.
45. M. G. Basallote, M. Besora, J. Durán, M. J. Fernández- Trujillo, A. Lledós, M. A. Máñez, F. Maseras, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2320.
46. a) T. A. Bright, R. A. Jones, S. U. Koschmieder, C. N. Nunn, Inorg. Chem. 1988, 27, 3819;
47. b) S. Kuwata, M. Andou, K. Hashizume, Y. Mizobe, M. Hidai, Organometallics 1998, 17, 3429.
48. L. C. Song, Y. B. Dong, Q. M. Hu, W. Q. Gao, D. S. Guo, P. C. Liu, X. Y. Huang, J. Sun, Organometallics 1999, 18, 2168.
49. R. Hernández-Molina, A. G. Sykes, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1999, 3137.
50. R. Llusar, S. Uriel, Eur. J. Inorg. Chem. 2003, 1271.
51. a) Q M. Nasreldin, A. Olatunji, P. W. Dimmock, A. G. Sykes, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1990, 1765;
52. b) D. M. Saysell, V. P. Fedin, G. J. Lamprecht, M. Sokolov, A. G. Sykes. Inorg. Chem. 1997, 36, 2982.
53. M. G. Basallote, M. Feliz, M. J. Fernández-Trujillo, R. Llusar, V. S. Safont, S. Uriel, Chem. Eur. J. 2004, 10, 1463.
54. M. G. Basallote, F. Estevan, M. Feliz, M. J. Fernández-Trujillo, D. A. Hoyos, R. Llusar, S. Uriel, C. Vicent, Dalton Trans. 2004, 530.
55. F. Estevan, M. Feliz, R. Llusar, J. A. Mata, S. Uriel, Polyhedron 2001, 20, 527.
56. R. G. Wilkins, Kinetics and Mechanisms of Reactions of Transition Metal Complexes, VCH, New York, 1991, Chap. 1, p. 22.
57. V. I. Bakhmutov, E. V. Vorontsov, Rev. Inorg. Chem. 1998, 18, 183.
58. a) N. V. Belkova, A. V. Ionidis, L. M. Epstein, E. S. Shubina, S. Gruendemann, N. S. Golubev, H. H. Limbach, Eur. J. Inorg. Chem. 2001, 1753;
59. b) E. I. Gutsul, N. V. Belkova, M. S. Sverdlov, L. M. Epstein, E. S. Shubina, V. I. Bakhmutov, T. N. Gribanova, R. M. Minyaev, C. Bianchini, M. Peruzzini, F. Zenobini, Chem. Eur. J. 2003, 9, 2219;
60. c) L. M. Epstein, N. V. Belkova, E. S. Shubina in Recent Advances in Hydride Chemistry (Eds.: M. Peruzzini, R. Poli), Elsevier, Amsterdam, 2001, pp. 391-418.
61. K. Izutsu, Acid-Base Dissociation Constants in Dipolar Aprotic Solvents, IUPAC Chemical Data Series, vol.35, Blackwell, Oxford, 1990.
62. F. A. Cotton, G. Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, 5th ed., Wiley, New York, 1988, p. 116.
63. See, for example, a) G. R. Dukes, R. H. Holm, J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 528;
64. b) J. L. C. Duff, J. L. J. Breton, J. N. Butt, F. A. Arm strong, A. J. Thomson, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8593;
65. c) R. A. Henderson, K. E. Oglieve, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1998, 1731.
66. F. A. Cotton, R. Llusar, C. T. Eagle, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 4332.
67. R. A. Binstead, B. Jung, A. D. Zuberbühler, SPECFIT-32, Spectrum Software Associates, Chappel Hill, 2000.
68. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
69. C. Lee, Y. Yang, R. G. Parr, Phys. Rev. Sect. B 1988, 37, 785.
70. Gaussian98, revision A.7, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, V. G. Zakrzewski, J. A. Montgomery Jr., R. E. Stratmann, J. C. Burant, S. Dapprich, J. M. Millam, A. D. Daniels, K. N. Kudin, M. C. Strain, O. Farkas, J. Tomasi, V. Barone, M. Cossi, R. Cammi, B. Mennucci, C. Pomelli, C. Adamo, S. Clifford, J. Ochterski, G. A. Petersson, P. Y. Ayala, Q. Cui, K. Morokuma, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. Cioslowski, J. V. Ortiz, A. G. Baboul, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. Gomperts, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, C. Gonzalez, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, J. L. Andres, C. Gonzalez, M. Head-Gordon, E. S. Replogle, J. A. Pople, Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA. 1998.
71. P. J. Hay, R. Wadt, J. Chem. Phys. 1985, 82, 270.
72. K. J. Fukui, J. Phys. Chem. 1970, 74, 4161.
73. C. Gonzalez, H. B. Schlegel, J. Phys. Chem. 1990, 94, 5523.
74. C. Gonzalez, H. B. Schlegel, J. Chem. Phys. 1991, 95, 5853.
75. J. Tomasi, M. Persico, Chem. Rev. 1994, 94, 2027.
76. C. Amovilli, V. Barone, R. Cammi, E. Cancès, M. Cossi, B. Menucci, C. S. Pomelli, J. Tomasi, Adv. Quantum Chem. 1998, 32, 227.