Further insights into the spectroscopic properties, electronic structure, and kinetics of formation of the heme-peroxo-copper complex [(F 8TPP)FeIII-(O22-)-Cu II(TMPA)]+

Inorganic Chemistry

Volumn 46, Issue 10, 2007, Pages 3889-3902

  Ghiladi, Reza A ^a,h   Chufán, Eduardo E ^a   Del Río, Diego ^b   Solomon, Edward I ^b   Krebs, Carsten ^c,g   Boi, Hanh Huynh ^c   Huang, Hong Wei ^d   Moënne Loccoz, Pierre ^d   Kaderli, Susan ^e   Honecker, Marcus ^e   Zuberbühler, Andreas D ^e   Marzilli, Lisa ^f   Cotter, Robert J ^f   Karlin, Kenneth D ^a  

^a JOHNS HOPKINS UNIVERSITY   (United States)

^b STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^c EMORY UNIVERSITY   (United States)

^d OREGON HEALTH AND SCIENCE UNIVERSITY   (United States)

^e UNIVERSITY OF BASEL   (Switzerland)

^f JOHNS HOPKINS UNIVERSITY SCHOOL OF MEDICINE   (United States)

^g PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

^h NORTH CAROLINA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COPPER; DEUTERIUM; FLUORINE; HEME; IRON DERIVATIVE; ORGANOMETALLIC COMPOUND; OXYGEN; PEROXIDE; SOLVENT;

ARTICLE; CHEMISTRY; COLD; ELECTROCHEMISTRY; KINETICS; MASS SPECTROMETRY; MOSSBAUER SPECTROSCOPY; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; RAMAN SPECTROMETRY;

COLD; COPPER; DEUTERIUM; ELECTROCHEMISTRY; FLUORINE RADIOISOTOPES; HEME; IRON COMPOUNDS; KINETICS; MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; ORGANOMETALLIC COMPOUNDS; OXYGEN; PEROXIDES; SOLVENTS; SPECTROMETRY, MASS, MATRIX-ASSISTED LASER DESORPTION-IONIZATION; SPECTROSCOPY, MOSSBAUER; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN;

EID: 34249736263     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic061726k     Document Type: Article

References (77)

1. Ferguson-Miller, S.; Babcock, G. T. Chem. Rev. 1996, 96, 2889-2907.
2. Michel, H.; Behr, J.; Harrenga, A.; Kannt, A. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1998, 27, 329-356.
3. Kitagawa, T. J. Inorg. Biochem. 2000, 82, 9-18.
4. Collman, J. P.; Boulatov, R.; Sunderland, C. J. Porphyrin Handbook 2003, 11, 1-49.
5. Kim, E.; Chufán, E. E.; Kamaraj, K.; Karlin, K. D. Chem. Rev. 2004, 104, 1077-1133.
6. Kannt, A.; Michel, H. Bacterial cytochrome c oxidase. In Handbook of Metalloproteins; Messerschmidt, A, Huber, R., Poulos T., Wieghardt, K., Eds.; Wiley: New York, 2001; Vol. 1; pp 331-347.
7. Yoshikawa, S. Adv. Protein Chem. 2002, 60, 341-395.
8. Yoshikawa, S.; Shinzawa-Itoh, K.; Yamashita, E.; Tsukihara, T. Mitochodrial cytochrome c oxidase. In Handbook of Metalloproteins; Messerschmidt, A, Huber, R., Poulos T., Wieghardt, K., Eds.; Wiley: New York, 2001; Vol. 1; pp 348-362.
9. 3-Cytochrome c oxidase from Thermus thermophilus. In Handbook of Metalloproteins; Messerschmidt, A, Huber, R., Poulos T., Wieghardt, K., Eds.; Wiley: New York, 2001; Vol. 1; pp 363-378.
10. Babcock, G. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 12971-12973.
11. Brunori, M.; Giuffre, A.; Sarti, P. J. Inorg. Biochem. 2005, 99, 324-336.
12. Barry, B. A.; Einarsdottir, O. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6972-6981.
13. Yoshikawa, S.; Shinzawa-Itoh, K.; Nakashima, R.; Yaono, R.; Yamashita, E.; Inoue, N.; Yao, M.; Jei-Fei, M.; Libeu, C. P.; Mizushima, T.; Yamaguchi, H.; Tomizaki, T.; Tsukihara, T. Science 1998, 280, 1723-1729.
14. Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M.; Wikstrom, M. Inorg, Chem. 2003, 42, 5231-5243.
15. Buse, G.; Soulimane, T.; Dewor, M.; Meyer, H. E.; Blüggel, M. Protein Sci. 1999, 8, 985-990.
16. Collman, J. P.; Boulatov, R.; Sunderland, C. J.; Fu, L. Chem. Rev. 2004, 104, 561-588.
17. Karlin, K. D.; Kim, E. Chem. Lett. 2004, 33, 1226-1231.
18. Collman, J. P.; Sunderland, C. J.; Berg, K. E.; Vance, M. A.; Solomon, E. I. J. Am Chem. Soc. 2003, 125, 6648-6649.
19. Liu, J. G.; Naruta, Y.; Tani, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 1836-1840.
20. Ghiladi, R. A.; Huang, H. W.; Moënne-Loccoz, P.; Stasser, J.; Blackburn, N. J.; Woods, A. S.; Cotter, R. J.; Incarvito, C. D.; Rheingold, A. L.; Karlin, K. D. J. Biol. Inorg. Chem. 2005, 10, 63-77.
21. Ghiladi, R. A.; Hatwell, K. R.; Karlin, K. D.; Huang, H.-w.; Moënne-Loccoz, P.; Krebs, C.; Huynh, B. H.; Marzilli, L. A.; Cotter, R. J.; Kaderli, S.; Zuberbühler, A. D. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6183-6184.
22. Ghiladi, R. A.; Ju, T. D.; Lee, D.-H.; Moënne-Loccoz, P.; Kaderli, S.; Neuhold, Y.-M.; Zuberbühler, A. D.; Woods, A. S.; Cotter, R. J.; Karlin, K. D. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9885-9886.
23. Kim, E.; Helton, M. E.; Lu, S.; Moënne-Loccoz, P.; Incarvito, C. D.; Rheingold, A. L.; Kaderli, S.; Zuberbühler, A. D.; Karlin, K. D. Inorg, Chem. 2005, 44, 7014-7029.
24. Kim, E.; Shearer, J.; Lu, S.; Moënne-Loccoz, P.; Helton, M. E.; Kaderli, S.; Zuberbühler, A. D.; Karlin, K. D. J. Am Chem. Soc. 2004, 126, 12716-12717.
25. Kim, E.; Helton, M. E.; Wasser, I. M.; Karlin, K. D.; Lu, S.; Huang, H.-w.; Moënne-Loccoz, P.; Incarvito, C. D.; Rheingold, A. L.; Honecker, M.; Kaderli, S.; Zuberbühler, A. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 3623-3628.
26. Chishiro, T.; Shimazaki, Y.; Tani, F.; Tachi, Y.; Naruta, Y.; Karasawa, S.; Hayami, S.; Maeda, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 2788-2791.
27. Ghiladi, R. A.; Kretzer, R. M.; Guzei, I.; Rheingold, A. L.; Neuhold, Y.-M.; Hatwell, K. R.; Zuberbühler, A. D.; Karlin, K. D. Inorg. Chem. 2001, 40, 5754-5767.
28. Tyeklár, Z.; Jacobson, R. R.; Wei, N.; Murthy, N. N.; Zubieta, J.; Karlin, K. D. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 2677-2689.
29. Karlin, K. D.; Lee, D.-H.; Kaderli, S.; Zuberbühler, A. D. Chem. Commun. 1997, 475-476.
30. Karlin, K. D.; Kaderli, S.; Zuberbühler, A. D. Acc. Chem. Res. 1997, 30, 139-147.
31. Karlin, K. D.; Nanthakumar, A.; Fox, S.; Murthy, N. N.; Ravi, N.; Huynh, B. H.; Orosz, R. D.; Day, E. P. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 4753-4763.
32. del Rio, D.; Sarangi, R.; Chufán, E. E.; Karlin, K. D.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11969-11978.
33. Kopf, M.-A.; Neuhold, Y.-M.; Zuberbühler, A. D.; Karlin, K. D. Inorg. Chem. 1999, 38, 3093-3102.
34. Karlin, K. D.; Haka, M. S.; Cruse, R. W.; Meyer, G. J.; Farooq, A.; Gultneh, Y.; Hayes, J. C.; Zubieta, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1196-1207.
35. Karlin, K. D.; Cruse, R. W.; Gultneh, Y.; Farooq, A.; Hayes, J. C.; Zubieta, J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 2668-2679.
36. Wilson Jr., E. B.; Decius, J. C.; Cross, P. C. Molecular Vibrations; Dover Publications: New York, 1980.
37. Woodward, L. A. Introduction to the Theory of Molecular Vibrations and Vibrational Spectroscopy; Claredon Press: Oxford, 1972.
38. Miyazawa, T. J. Chem. Phys. 1958, 29, 246.
39. Nelder, J. A.; Mead, R. Comput. J. 1965, 7, 308.
40. Henson, M. J.; Vance, M. A.; Zhang, C. X.; Liang, H.-C.; Karlin, K. D.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5186-5192.
41. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
42. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
43. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824.
44. Portman, S.; Luth, H. P. Chimia 2000, 54, 766-770.
45. See Supporting Information.
46. Nanthakumar, A.; Fox, S.; Karlin, K. D. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1995, 499-501.
47. Karlin, K. D.; Wei, N.; Jung, B.; Kaderli, S.; Niklaus, P.; Zuberbühler, A. D. J. Am Chem. Soc. 1993, 115, 9506-9514.
48. Baldwin, M. J.; Ross, P. K.; Pate, J. E.; Tyeklár, Z.; Karlin, K. D.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8671-8679.
49. Selke, M.; Sisemore, M. F.; Valentine, J. S. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 2008-2012.
50. Burstyn, J. N.; Roe, J. A.; Miksztal, A. R.; Shaevitz, B. A.; Lang, G.; Valentine, J. S. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1382-1388.
51. Liang, H.-C.; Karlin, K. D.; Dyson, R.; Kaderli, S.; Jung, B.; Zuberbühler, A. D. Inorg. Chem. 2000, 39, 5884-5894.
52. Obias, H. V.; Lin, Y.; Murthy, N. N.; Pidcock, E.; Solomon, E. I.; Ralle, M.; Blackburn, N. J.; Neuhold, Y.-M.; Zuberbühler, A. D.; Karlin, K. D. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12960-12961.
53. Naruta, Y.; Sasaki, T.; Tani, F.; Tachi, Y.; Kawato, N.; Nakamura, N. J. Inorg. Biochem. 2001, 83, 239-246.
54. Sasaki, T.; Nakamura, N.; Naruta, Y. Chem. Lett. 1998, 351-352.
55. Collman, J. P.; Herrmann, P. C.; Boitrel, B.; Zhang, X.; Eberspacher, T. A.; Fu, L.; Wang, J.; Rousseau, D. L.; Williams, E. R. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 9783-9784.
56. Goff, H. M. The Porphyrins (Goff review article). In Iron Porphyrins; Lever, A. B. P., Gray, H. B., Eds.; Addison-Wesley: Reading, MA, 1983; Part 1; pp 239-281.
57. Walker, F. A.; Simonis, U. Proton NMR Spectroscopy of Model Hemes. In Biological Magnetic Resonance; Berliner, L. J., Reuben, J., Eds.; Plenum Press: New York, 1993; Vol. 12/NMR of Paramagnetic Molecules, pp 133-274.
58. Walker, F. A. Porphyrin Handbook 2000, 5, 81-183.
59. Nanthakumar, A.; Fox, S.; Murthy, N. N.; Karlin, K. D. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 3898-3906.
60. Kim, E.; Kamaraj, K.; Galliker, B.; Rubie, N. D.; Moënne-Loccoz, P.; Kaderli, S.; Zuberbühler, A. D.; Karlin, K. D. Inorg. Chem. 2005, 44, 1238-1247.
61. Balch, A. L. Inorg. Chim. Acta 1992, 198-200, 297-307.
62. Nanthakumar, A.; Goff, H. M. Inorg. Chem. 1991, 30, 4460-4464.
63. Debrunner, P. G. In Iron Porphyrins; Lever, A. B. P., Gray, H. B., Eds.; VCH: New York 1990; pp 139-234.
64. Liu, K. E.; Valentine, A. M.; Wang, D. L.; Huynh, B. H.; Edmondson, D. E.; Salifoglou, A.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10174-10185.
65. Liu, K. E.; Wang, D. L.; Huynh, B. H.; Edmondson, D. E.; Salifoglou, a.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 7465-7466.
66. Bollinger, J. M.; Krebs, C.; Vicol, A.; Chen, S. X.; Ley, B. A.; Edmondson, D. E.; Huynh, B. H. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1094-1095.
67. Broadwater, J. A.; Achim, C.; Munck, E.; Fox, B. G. Biochemistry 1999, 38, 12197-12204.
68. Pereira, a. S.; Small, W.; Krebs, C.; Tavares, P.; Edmondson, D. E.; Theil, E. C.; Huynh, B. H. Biochemistry 1998, 37, 9871-9876.
69. Surerus, K. K.; Hendrich, M. P.; Christie, P. D.; Rottgardt, D.; Orme-Johnson, W. H.; Munck, E. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 8579-8590.
70. Bencini, A.; Gatteschi, D. Electron Paramagentic Resonance of Exchange Coupled Systems; Springer-Verlag: Berlin, 1990.
71. Kauffmann, K. E.; Goddard, C. A.; Zang, Y.; Holm, R. H.; Münck, E. Inorg. Chem. 1997, 36, 985-993.
72. +, including in the kinetics investigations carried out in EtCN, cf. Scheme 2.
73. Zhang, C. X.; Kaderli, S.; Costas, M.; Kim, E.-i.; Neuhold, Y.-M.; Karlin, K. D.; Zuberbühler, A. D. Inorg. Chem. 2003, 42, 1807-1824.
74. Ju, T. D.; Ghiladi, R. A.; Lee, D.-H.; van Strijdonck, G. P. F.; Woods, A. S.; Cotter, R. J.; Young, J., V. G.; Karlin, K. D. Inorg. Chem. 1999, 38, 2244-2245.
75. Osako, T.; Karlin, K. D.; Itoh, S. Inorg. Chem. 2005, 44, 410-415.
76. Weiss, J. J. Nature 1964, 203, 182-183.
77. Chufán, E. E.; Karlin, K. D. J. Am Chem. Soc. 2003, 125, 16160-16161.