Mechanism of electrocatalytic hydrogen production by a di-iron model of iron-iron hydrogenase: A density functional theory study of proton dissociation constants and electrode reduction potentials

Dalton Transactions

Volumn 39, Issue 12, 2010, Pages 3093-3104

  Surawatanawong, Panida ^a   Tye, Jesse W ^a   Darensbourg, Marcetta Y ^a   Hall, Michael B ^a  

^a TEXAS A AND M UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

A-DENSITY; APPLIED POTENTIALS; BRIDGING HYDRIDE; DIANIONS; DIHYDROGEN; DINUCLEAR; DITHIOLATES; ELECTROCATALYTIC; ELECTRODE REDUCTION; FUNCTIONAL MODEL; HYDROGENASES; ONE-ELECTRON REDUCTIONS; PROTON DISSOCIATION; PROTON SOURCE; PROTONATED; REDUCTION OF PROTONS; REDUCTION POTENTIAL; STABLE STRUCTURES; STRONG ACIDS; SUBSEQUENT REDUCTION; THIOLATES; WEAK ACIDS;

ACIDS; DISSOCIATION; HYDROGEN BONDS; HYDROGEN PRODUCTION; IRON COMPOUNDS; PROTONATION; PROTONS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

ACETIC ACID DERIVATIVE; HYDROGEN; HYDROGENASE; IRON; IRON HYDROGENASE; IRON SULFUR PROTEIN; PROTON; SOLVENT; TOLUENESULFONIC ACID DERIVATIVE;

ARTICLE; CATALYSIS; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; ELECTROCHEMISTRY; METABOLISM; OXIDATION REDUCTION REACTION;

ACETIC ACIDS; CATALYSIS; COMPUTER SIMULATION; ELECTROCHEMISTRY; HYDROGEN; HYDROGENASE; IRON; IRON-SULFUR PROTEINS; MOLECULAR STRUCTURE; OXIDATION-REDUCTION; PROTONS; SOLVENTS; TOSYL COMPOUNDS;

EID: 77949388242     PISSN: 14779226     EISSN: 14779234     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b925262b     Document Type: Article

References (74)

1. R. Cammack, M. Frey and R. Robson, Hydrogen As a Fuel: Learning From Nature, Taylor and Francis: London and New York, 2001
2. M. W. Adams Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 1990 1020 115 145
3. S. P. J. Albracht Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 1994 1188 167 204
4. J. C. Fontecilla-Camps A. Volbeda C. Cavazza Y. Nicolet Chem. Rev. 2007 107 4273 4303
5. C. Tard C. J. Pickett Chem. Rev. 2009 109 2245 2274
6. J. N. Butt M. Filipiak W. R. Hagen Eur. J. Biochem. 1997 245 116 122
7. A. K. Jones E. Sillery S. P. J. Albracht F. A. Armstrong Chem. Commun. 2002 866 867
8. K. A. Vincent A. Parkin F. A. Armstrong Chem. Rev. 2007 107 4366 4413
9. A. A. Karyakin S. V. Morozov E. E. Karyakina N. A. Zorin V. V. Perelygin S. Cosnier Biochem. Soc. Trans. 2005 33 73 75
10. G. Goldet C. B. Brandmayr S. T. Stripp T. Happe C. Cavazza J. C. Fontecilla-Camps F. A. Armstrong J. Am. Chem. Soc. 2009 131 14979 14989
11. M. Hambourger M. Gervaldo D. Svedruzic P. W. King D. Gust M. Ghirardi A. L. Moore T. A. Moore J. Am. Chem. Soc. 2008 130 2015 2022
12. J. W. Peters W. N. Lanzilotta B. J. Lemon L. C. Seefeldt Science 1998 282 1853 1858
13. B. J. Lemon J. W. Peters Biochemistry 1999 38 12969 12973
14. Y. Nicolet C. Piras P. Legrand C. E. Hatchikian J. C. Fontecilla-Camps Structure 1999 7 13 23
15. Y. Nicolet A. L. de Lacey X. Vernède V. M. Fernandez E. C. Hatchikian J. C. Fontecilla-Camps J. Am. Chem. Soc. 2001 123 1596 1601
16. D. Chong I. P. Georgakaki R. Mejia-Rodriguez J. Sanabria-Chinchilla M. P. Soriaga M. Y. Darensbourg Dalton Trans. 2003 4158 4163
17. R. Mejia-Rodriguez D. Chong J. H. Reibenspies M. P. Soriaga M. Y. Darensbourg J. Am. Chem. Soc. 2004 126 12004 12014
18. F. Gloaguen J. D. Lawrence T. B. Rauchfuss J. Am. Chem. Soc. 2001 123 9476 9477
19. S. Ott M. Kritikos B. Åkermark L. Sun R. Lomoth Angew. Chem., Int. Ed. 2004 43 1006 1009
20. J.-F. Capon F. Gloaguen P. Schollhammer J. Talarmin J. Electroanal. Chem. 2004 566 241 247
21. T. Liu M. Wang Z. Shi H. Cui W. Dong J. Chen B. Åkermark L. Sun Chem.-Eur. J. 2004 10 4474 4479
22. S. J. Borg T. Behrsing S. P. Best M. Razavet X. Liu C. J. Pickett J. Am. Chem. Soc. 2004 126 16988 16999
23. S. J. Borg M. I. Bondin S. P. Best M. Razavet X. Liu C. J. Pickett Biochem. Soc. Trans. 2005 33 3 6
24. X. Zhao I. P. Georgakaki M. L. Miller J. C. Yarbrough M. Y. Darensbourg J. Am. Chem. Soc. 2001 123 9710 9711
25. X. Zhao I. P. Georgakaki M. L. Miller R. Mejia-Rodriguez C.-Y. Chiang M. Y. Darensbourg Inorg. Chem. 2002 41 3917 3928
26. X. Zhao C. Y. Chiang M. L. Miller M. V. Rampersad M. Y. Darensbourg J. Am. Chem. Soc. 2003 125 518 524
27. I. P. Georgakaki M. L. Miller M. Y. Darensbourg Inorg. Chem. 2003 42 2489 2494
28. J. L. Nehring D. M. Heinekey Inorg. Chem. 2003 42 4288 4292
29. J. W. Tye M. B. Hall I. P. Georgakaki M. Y. Darensbourg Adv. Inorg. Chem. 2004 56 1 26
30. M. Schmidt S. M. Contakes T. B. Rauchfuss J. Am. Chem. Soc. 1999 121 9736 9737
31. F. Gloaguen J. D. Lawrence T. B. Rauchfuss M. Benard M.-M. Rohmer Inorg. Chem. 2002 41 6573 6582
32. A. Le Cloirec S. C. Davies D. J. Evans D. L. Hughes C. J. Pickett S. P. Best S. Borg Chem. Commun. 1999 2285 2286
33. G. A. N. Felton R. S. Glass D. L. Lichtenberger D. H. Evans Inorg. Chem. 2006 45 9181 9184
34. K. Izutsu, Acid-Base Dissociation Constants in Dipolar Aprotic Solvents, Blackwell Scientific Publications: Oxford, UK, 1990, Vol. 35
35. G. A. N. Felton A. K. Vannuci J. Chen L. T. Lockett N. Okumura B. J. Petro U. I. Zakai D. H. Evans R. S. Glass D. L. Lichtenberger J. Am. Chem. Soc. 2007 129 12521 12530
36. C. Greco G. Zampella L. Bertini M. Bruschi P. Fantucci L. De Gioia Inorg. Chem. 2007 46 108 116
37. S. J. Borg J. W. Tye M. B. Hall S. P. Best Inorg. Chem. 2007 46 384 394
38. N. G. Connelly W. E. Geiger Chem. Rev. 1996 96 877 910
39. E. V. Patterson C. J. Cramer D. G. Truhlar J. Am. Chem. Soc. 2001 123 2025 2031
40. Y. Fu L. Liu H.-Z. Yu Y.-M. Wang Q.-X. Guo J. Am. Chem. Soc. 2005 127 7227 7234
41. J. P. Holland J. C. Green J. R. Dilworth Dalton Trans. 2006 783 794
42. J. Moens P. Geerlings G. Roos Chem.-Eur. J. 2007 13 8174 8184
43. A. H. Pakiari S. Siahrostami A. Mohajeri THEOCHEM 2008 870 10 14
44. C. Gossens A. Dorcier P. J. Dyson U. Rothlisberger Organometallics 2007 26 3969 3975
45. F. Ding J. M. Smith H. Wang J. Org. Chem. 2009 74 2679 2691
46. I. E. Charif S. M. Mekelleche D. Villemin N. Mora-Diez THEOCHEM 2007 818 1 6
47. V. S. Bryantsev M. S. Diallo W. A. Goddard J. Phys. Chem. A 2007 111 4422 4430
48. Y. H. Jang W. A. Goddard K. T. Noyes L. C. Sowers S. Hwang D. S. Chung Chem. Res. Toxicol. 2002 15 1023 1035
49. J. Zhang Y. Sun C. Mao H. Gao W. Zhou Z. Zhou THEOCHEM 2009 906 46 49
50. M. D. Liptak G. C. Shields J. Am. Chem. Soc. 2001 123 7314 7319
51. A. D. Becke J. Chem. Phys. 1993 98 5648 5652
52. C. Lee W. Yang R. G. Parr Phys. Rev. B 1988 37 785 789
53. P. J. Stephens F. J. Devlin C. F. Chabalowski M. J. Frisch J. Phys. Chem. 1994 98 11623 11627
54. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, 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, C. Gonzalez and J. A. Pople, Gaussian 03, Revision B.4, B.5, and C.1, Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA, 2003
55. P. J. Hay W. R. Wadt J. Chem. Phys. 1985 82 270 283
56. P. J. Hay W. R. Wadt J. Chem. Phys. 1985 82 299 310
57. W. R. Wadt P. J. Hay J. Chem. Phys. 1985 82 284 298
58. M. Couty M. B. Hall J. Comput. Chem. 1996 17 1359 1370
59. A. Höllwarth M. Böhme S. Dapprich A. W. Ehlers A. Gobbi V. Jonas K. F. Köhler R. Stegmann A. Veldkamp G. Frenking Chem. Phys. Lett. 1993 208 237 240
60. T. H. Dunning J. Chem. Phys. 1989 90 1007 1023
61. A. Bergner M. Dolg W. Kuechle H. Stoll H. Preuss Mol. Phys. 1993 80 1431 1441
62. A. Galstyan E.-W. Knapp J. Comp. Chem. 2009 30 203 211
63. Y. Fu L. Liu R.-Q. Li R. Liu Q.-X. Guo J. Am. Chem. Soc. 2004 126 814 822
64. B. Mennucci J. Tomasi J. Chem. Phys. 1997 106 5151 5158
65. R. Cammi B. Mennucci J. Tomasi J. Phys. Chem. A 1999 103 9100 9108
66. R. Cammi B. Mennucci J. Tomasi J. Phys. Chem. A 2000 104 5631 5637
67. B. Mennucci E. Cances J. Tomasi J. Phys. Chem. B 1997 101 10506 10517
68. D. H. Evans Chem. Rev. 2008 108 2113 2144
69. G. J. Tawa I. A. Topol S. K. Burt R. A. Caldwell A. A. Rashin J. Chem. Phys. 1998 109 4852 4863
70. E. J. Moore J. M. Sullivan J. R. Norton J. Am. Chem. Soc. 1986 108 2257 2263
71. M. C. Ortega-Alfaro N. Hernández I. Cerna J. G. López-Cortés E. Gómez R. A. Toscano C. Alvarez-Toledano J. Organomet. Chem. 2004 689 885 893
72. J. A. Cabeza M. A. Martinez-Garcia V. Riera D. Ardura S. Garcia-Granda Organometallics 1998 17 1471 1477
73. A. K. Justice T. B. Rauchfuss S. R. Wilson Angew. Chem. Int. Ed. 2007 46 6152 6154
74. T. Liu M. Y. Darensbourg J. Am. Chem. Soc. 2007 129 7008 7009