Alternative synthesis, density functional calculations and proton reactivity study of a trinuclear [NiFe] hydrogenase model compound

European Journal of Inorganic Chemistry

Volumn , Issue 21, 2007, Pages 3385-3393

  Lauderbach, Frank ^a   Prakash, Raju ^a   Götz, Andreas W ^a,c   Munoz, Marcela ^a   Heinemann, Frank W ^a   Nickel, Ulrich ^a   Hess, Bernd A ^b   Sellmann, Dieter ^a  

^a UNIVERSITY OF ERLANGEN NUREMBERG   (Germany)

^b UNIVERSITY OF BONN   (Germany)

^c VU UNIVERSITY AMSTERDAM   (Netherlands)

Author keywords

Constant potential coulometry; Density functional calculations; Iron; Nickel; Nife hydrogenases; S ligands

Indexed keywords

BINARY ALLOYS; CHELATION; ELECTRONS; HYDROGENATION; IRON ALLOYS; IRON COMPOUNDS; LIGANDS; NICKEL; OXIDATION; SULFUR COMPOUNDS;

ALTERNATIVE SYNTHESIS; COMPLEX 1; CONSTANT POTENTIAL; CONSTANT POTENTIAL COULOMETRY; DENSITY-FUNCTIONAL CALCULATIONS; MODEL COMPOUND; REACTIVITY STUDIES; S LIGANDS; TRINUCLEAR; [NIFE]-HYDROGENASE;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 34547565237     PISSN: 14341948     EISSN: 10990682     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/ejic.200601077     Document Type: Article

References (82)

1. a) P. M. Vignais, B. Billoud, J. Meyer, FEMS Microbiol. Rev. 2001, 25, 455-501;
2. b) R. K. Thauer, A. R. Klein, G. C. Hartmann, Chem. Rev. 1996, 96, 3031-3042;
3. c) S. P. J. Albracht, Biochim. Biophys. Acta 1994, 1188, 167-204;
4. d) T. Lissolo, S. Pulvin, D. Thomas, J. Biol. Chem. 1984, 259, 11725-11729;
5. e) M. W. W. Adams, L. E. Mortenson, J.-S. Chen, Biochim. Biophys. Acta 1980, 594, 105-176.
6. V. Artero, M. Fontecave, Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 1518-1554.
7. a) A. Volbeda, M. H. Charon, C. Piras, E. C. Hatchikian, M. Frey, J. C. Fontecilla-Camps, Nature 1995, 373, 580-587;
8. b) A. Volbeda, E. Garcin, A. L. de Lacey, V. M. Fernandes, E. C. Hatchikian, M. Frey, J. C. Fontecilla-Camps, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 12989-12996;
9. c) M. Frey, Struct. Bonding (Berlin) 1998, 90, 97-126;
10. d) Y. Higuchi, H. Ogata, K. Miki, N. Yasuoka, T. Yagi, Structure 1999, 7, 549-556.
11. a) J. W. Peters, W. N. Lanzilotta, B. J. Lemon, L. C. Seefeldt, Science 1998, 282, 1853-1858;
12. b) Y. Nicolet, C. Piras, P. Legrand, C. E. Hatchikian, J. C. Fontecilla-Camps, Structure 1999, 7, 13-23.
13. a) Z. J. Gu, J. Dong, C. B. Allan, S. B. Choudhury, R. Franco, J. J. G. Moura, I. Moura, J. LeGall, A. E. Przybyla, W. Roseboom, S. P. J. Albracht, M. J. Axley, R. A. Scott, M. J. Maroney, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11155-11165;
14. b) A. L. de Lacey, E. C. Hatchikian, A. Volbeda, M. Frey, J. C. Fontecilla-Camps, V. M. Fernandez, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7181-7189;
15. c) Y. Montet, P. Amara, A. Volbeda, X. Vernede, E. C. Hatchikian, M. J. Field, M. Frey, J. C. Fontecilla-Camps, Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 523-526;
16. d) A. K. Jones, S. E. Lamle, H. R. Pershad, K. A. Vincent, A. P. J. Albracht, F. A. Amstrong, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8505-8524;
17. e) M. Brecht, M. van Gastel, T. Buhrke, B. Friedrich, W. Lubitz, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13075-13083.
18. a) The Bioinorganic Chemistry of Nickel (Ed.: J. R. Lancaster Jr), VCH, Weinheim, 1988;
19. b) J. C. Fontecilla-Camps, Struct. Bond. 1998, 91, 1-29;
20. c) M. Frey, Struct. Bonding (Berlin) 1998, 90, 97-126;
21. d) R. Cammack, Nature 1999, 397, 214-215;
22. e) M. W. W. Adams, E. I. Stiefel, Science 1998, 282, 1842-1843;
23. f) M. J. Maroney, G. Davidson, C. B. Allan, J. Figlar, Struct. Bonding (Berlin) 1998, 92, 2-65.
24. a) S. Foerster, M. Stein, M. Brecht, H. Ogata, Y. Higutchi, W. Lubitz, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 83-93;
25. b) H.-J. Fan, M. B. Hall, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 394-395, and references cited therein;
26. c) P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, M. Wirstam née Pavlov, R. H. Crabtree, J. Biol. Inorg. Chem. 2001, 6, 460-466, and references therein.
27. a) M. Y. Darensbourg, E. J. Lyon, J. J. Smee, Coord. Chem. Rev. 2000, 553-561;
28. b) A. C. Marr, D. J. E. Spencer, M. Schröder, Coord. Chem. Rev. 2001, 219, 1055-1074;
29. c) D. J. Evans, C. J. Pickett, Chem. Soc. Rev. 2003, 32, 268-275;
30. d) E. Bouwman, J. Reedijk, Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 1555-1581.
31. a) S. Ciurli, S.-B. Yu, R. H. Holm, K. K. P. Srivastava, E. Munck, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 8169-8171;
32. b) W. Saak, S. Pohl, Angew. Chem. 1991, 103, 869-870;
33. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1991, 30, 881-883;
34. c) J. Zhou, M. J. Scott, Z. Hu, G. Peng, E. Munck, R. H. Holm, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10843-10854;
35. d) C. Junghams, W. Saak, S. Pohl, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1994, 2327-2328;
36. e) R. L. Holliday, L. C. Roof, B. Hargus, D. M. Smith, P. T. Wood, W. T. Pennington, J. W. Kolis, Inorg. Chem. 1995, 34, 4392-4401;
37. f) C. H. Lai, J. H. Reibenspies, M. Y. Darensbourg, Angew. Chem. 1996, 108, 2551-2554;
38. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1996, 35, 2390-2393;
39. g) F. Osterloh, W. Saak, S. Pohl, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5648-5656;
40. h) E. Bouwman, R. K. Henderson, A. L. Spek, J. Reedijk, Eur. J. Inorg. Chem. 1999, 4, 217-219;
41. i) S. C. Davies, D. J. Evans, D. L. Hughes, S. Longhurst, J. R. Sanders, Chem. Commun. 1999, 1935-1936;
42. j) T. Glaser, T. Beissel, E. Bill, T. Weyhermüller, V. Schünemann, W. Meyer-Klaucke, A. X. Trautwein, K. Wieghardt, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2193-2208;
43. k) G. Steinfeld, B. Kersting, Chem. Commun. 2000, 205-206;
44. l) M. Razavet, S. C. Davis, D. L. Hughes, C. J. Pickett, Chem. Commun. 2001, 847-848;
45. m) M.-C. Chalbot, A. M. Mills, A. L. Spek, G. J. Long, E. Bouwman, Eur. J. Inorg. Chem. 2003, 453-457;
46. n) M. C. Smith, J. E. Barclay, S. P. Cramer, S. C. Davies, W.-W. Gu, D. L. Hughes, S. Longhurst, D. J. Evans, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 2002, 2641-3647;
47. o) D. Sellmann, F. Geipel, F. Lauderbach, F. W. Heinemann, Angew. Chem. 2002, 114, 654-656;
48. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 632-634;
49. p) M. C. Smith, J. E. Barclay, S. C. Davies, D. L. Hughes, D. J. Evans, Dalton Trans. 2003, 4147-4151;
50. q) D. Sellmann, R. Prakash, F. W. Heinemann, M. Moll, M. Klimowicz, Angew. Chem. 2004, 116, 1913-1916;
51. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 1877-1880;
52. r) P. A. Stenson, A. Martin-Becerra, C. Wilson, A. J. Blake, J. McMaster, M. Schröder, Chem. Commun. 2006, 317-319.
53. Z. Li, Y. Ohki, K. Tatsumi, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8950-8951.
54. D. Sellmann, F. Lauderbach, F. Geipel, F. W. Heinemann, M. Moll, Angew. Chem. 2004, 116, 3203-3206;
55. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 3141-3144.
56. D. Sellmann, J. Sutter, Prog. Inorg. Chem. 2003, 52, 585-681.
57. D. Sellmann, F. Geipel, F. Lauderbach, F. W. Heinemann, Chem. Eur. J. 2002, 8, 958-966.
58. R. Bauernschmitt, R. Ahlrichs, J. Chem. Phys. 1996, 104, 9047-9052.
59. a) R. S. Mulliken, J. Chem. Phys. 1955, 23, 1833-1840;
60. b) R. S. Mulliken, J. Chem. Phys. 1955, 23, 1841-1846.
61. A. E. Reed, R. B. Weinstock, F. Weinhold, J. Chem. Phys. 1985, 83, 735-746.
62. J. Cioslowski, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8333-8336.
63. V. Grass, D. Lexa, J.-M. Savéant, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7526-7532.
64. J. Degani, R. Fochi, Synthesis 1976, 7, 471-472.
65. A. J. P. Domingos, J. A. S. Howell, B. F. G. Johnson, J. Lewis, Inorg. Synth. 1990, 28, 52-55.
66. W. Wolfsberger, H. Schmidbaur, Synth. React., Inorg. Met.-Org. Chem. 1974, 4, 149-156.
67. D. Sellmann, R. Prakash, F. Geipel, F. W. Heinemann, Eur. J. Inorg. Chem. 2002, 2138-2146.
68. a) R. Ahlrichs, M. Bär, M. Häser, H. Horn, C. Kölmel, Chem. Phys. Lett. 1989, 162, 165-169;
69. b) O. Treutler, R. Ahlrichs, J. Chem. Phys. 1995, 102, 346-354.
70. a) A. D. Becke, Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100;
71. b) J. P. Perdew, Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824;
72. c) S. H. Vosko, L. Wilk, M. Nusair, Can. J. Phys. 1980, 58, 1200-1211.
73. A. Schäfer, C. Huber, R. Ahlrichs, J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829-5835.
74. K. Eichkorn, F. Weigend, O. Treutler, R. Ahlrichs, Theor. Chem. Acc. 1997, 97, 119-124.
75. Gaussian 98, Revision A.11.3, 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. 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, N. Rega, P. Salvador, J. J. Dannenberg, 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, 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, 2002.
76. a) L. Laaksonen, J. Mol. Graphics Modell. 1992, 10, 33-34;
77. b) D. L. Bergman, L. Laaksonen, A. Laaksonen, J. Mol. Graphics Modell. 1997, 15, 301-306.
78. a) C. Kind, M. Reiher, J. Neugebauer, B. A. Hess, SNF, Universität Erlangen-Nürnberg, 1999-2000;
79. b) J. Neugebauer, M. Reiher, C. Kind, B. A. Hess, J. Comput. Chem. 2002, 23, 895-910.
80. P. Coppens, Crystallographic Computing (Copenhagen). 1970, 225-270.
81. SADABS 2.06, Bruker AXS, Inc., Madison, WI, 2002.
82. SHELXTL NT 6.12, Bruker AXS, Inc., Madison, WI, 2002.