Relativistic four-component DFT calculations of 1H NMR chemical shifts in transition-metal hydride complexes: Unusual high-field shifts beyond the buckingham-stephens model

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 115, Issue 22, 2011, Pages 5654-5659

  Hrobárik, Peter ^a,b   Hrobáriková, Veronika ^a,c   Meier, Florian ^a   Repiský, Michal ^b,d   Komorovský, Stanislav ^b   Kaupp, Martin ^a  

^a TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN   (Germany)

^b INSTITUTE OF CHEMISTRY   (Slovakia)

^c Physics and Informatics   (Slovakia)

^d UNIVERSITY OF TROMSØ   (Norway)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

D ORBITALS; DESHIELDING; DFT CALCULATION; HEAVY ATOM EFFECTS; HIGH-FIELD; HYDRIDE COMPLEXES; NMR CHEMICAL SHIFTS; ORBITALS; RING CURRENTS; SPIN ORBITS;

ATOMS; CHEMICAL SHIFT; PARAMAGNETISM; TRANSITION METALS;

HYDRIDES;

EID: 79958108808     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp202327z     Document Type: Article

References (81)

1. For reviews, see for example:Labinger, J. A.; Bercaw, J. E. Nature 2002, 417, 507-514
2. Balcells, D.; Clot, E.; Eisenstein, O. Chem. Rev. 2010, 110, 749-823
3. Shilov, A. E.; Shulpin, G. B. Chem. Rev. 1997, 97, 2879-2932
4. Kaesz, H. D.; Saillant, R. B. Chem. Rev. 1972, 72, 231-281
5. Samec, J. S. M.; Backvall, J. E.; Andersson, P. G.; Brandt, P. Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 237-248
6. Jones, W. D. Acc. Chem. Res. 2003, 36, 140-146
7. Backvall, J. E. J. Organomet. Chem. 2002, 652, 105-111
8. Jia,C. G.; Kitamura, T.; Fujiwara, Y. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 633-639.
9. For recent examples, see:Lin, S. B.; Day, M. W.; Agapie, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3828-3831
10. Ledger, A. E. W.; Moreno, A.; Ellul, C. E.; Mahon, M. F.; Pregosin, P. S.; Whittlesey, M. K.; Williams, J. M. J. Inorg. Chem. 2010, 49, 7244-7256.
11. Boddien, A.; Loges, B.; Gartner, F.; Torborg, C.; Fumino, K.; Junge, H.; Ludwig, R.; Beller, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8924-8934
12. Federsel, C.; Jackstell, R.; Beller, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 6254-6257
13. Tanaka, R.; Yamashita, M.; Nozaki, K. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14168-14169
14. Rubio, M.; Suarez, A.; del Rio, D.; Galindo, A.; Alvarez, E.; Pizzano, A. Organometallics 2009, 28, 547-560
15. Casey, C. P.; Guan, H. R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2499-2507
16. Martinez, R.; Simon, M. O.; Chevalier, R.; Pautigny, C.; Genet, J. P.; Darses, S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7887-7895
17. Lee,J. P.; Ke, Z. F.; Ramirez, M. A.; Gunnoe, T. B.; Cundari, T. R.; Boyle, P. D.; Petersen, J. L. Organometallics 2009, 28, 1758-1775
18. Torres, O.; Martin, M.; Sola, E. Organometallics 2009, 28, 863-870
19. Garcia-Anton, J.; Axet, M. R.; Jansat, S.; Philippot, K.; Chaudret, B.; Pery, T.; Buntkowsky, G.; Limbach, H. H. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 2074-2078
20. Douglas, T. M.; Brayshaw, S. K.; Dallanegra, R.; Kociok-Kohn, G.; Macgregor, S. A.; Moxham, G. L.; Weller, A. S.; Wondimagegn, T.; Vadivelu, P. Chem.-Eur. J. 2008, 14, 1004-1022.
21. Liang, L. C.; Chien, P. S.; Lee, P. Y. Organometallics 2008, 27, 3082-3093.
22. Morris, R. H. Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 2381-2394.
23. Buckingham, A. D.; Stephens, P. J. J. Chem. Soc. 1964, 2747-2759.
24. Buckingham, A. D.; Stephens, P. F. J. Chem. Soc. 1964, 4583-4587.
25. Ramsay, N. F. Phys. Rev. 1950, 78, 699-703.
26. Birnbaum, E. R. Inorg. Nucl. Chem. Lett. 1971, 7, 233-237.
27. Ruiz-Morales, Y.; Schreckenbach, G.; Ziegler, T. Organometallics 1996, 15, 3920-3923.
28. del Rosal, I.; Maron, L.; Poteau, R.; Jolibois, F. Dalton Trans. 2008, 3959-3970.
29. Pyykkö, P.; Görling, A.; Rösch, N. Mol. Phys. 1987, 61, 195-205.
30. Kaupp, M.; Malkina, O. L.; Malkin, V. G.; Pyykkö, P. Chem.- Eur. J. 1998, 4, 118-126.
31. Morishima, I.; Endo, K.; Yonezawa, T. J. Chem. Phys. 1973, 59, 3356-3364.
32. Kaupp, M.; Malkina, O. L. J. Chem. Phys. 1998, 108, 3648-3659.
33. Vaara, J.; Malkina, O. L.; Stoll, H.; Malkin, V. G.; Kaupp, M. J. Chem. Phys. 2001, 114, 61-71.
34. Kaupp, M. Relativistic Effects on NMR Chemical Shifts. In Relativistic Electronic Structure Theory II: Applications; Schwerdtfeger, P., Ed.; Elsevier: Amsterdam, 2004; Chapter 9, pp 552-597.
35. Wolff, S. K.; Ziegler, T. J. Chem. Phys. 1998, 109, 895-905.
36. Komorovsky, S.; Repisky, M.; Malkina, O. L.; Malkin, V. G.; Ondik, I. M.; Kaupp, M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 104101.
37. Komorovsky, S.; Repisky, M.; Malkina, O. L.; Malkin, V. G. J. Chem. Phys. 2010, 132, 154101.
38. Bagno, A.; Saielli, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 4285-4291.
39. Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623-11627.
40. Frisch, M. J.; et al. Gaussian 09, revision A.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
41. Dolg, M.; Wedig, U.; Stoll, H.; Preuss, H. J. Chem. Phys. 1987, 86, 866-872.
42. Andrae, D.; Haussermann, U.; Dolg, M.; Stoll, H.; Preuss, H. Theor. Chim. Acta 1990, 77, 123-141.
43. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829-5835.
44. Pyykkö, P.; Atsumi, M. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 186-197.
45. Malkin, V. G.; Malkina, O. L.; Reviakine, R.; Arbuznikov, A. V.; Kaupp, M.; Schimmelpfennig, B.; Malkin, I.; Repisky, M.; Komorovsky, S.; Hrobarik, P.; Malkin, E.; Helgaker, T.; Ruud, K. MAG-ReSpect, version 2.3, 2010
46. Hansen, A. E.; Bouman, T. D. J. Chem. Phys. 1985, 82, 5035-5047.
47. Aucar, G. A.; Saue, T.; Visscher, L.; Jensen, H. J. A. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6208-6218.
48. Kutzelnigg, W. J. Comput. Chem. 1999, 20, 1199-1219.
49. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100
50. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824.
51. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1986, 34, 7406.
52. Tsuchiya, T.; Abe, M.; Nakajima, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2001, 115, 4463-4472.
53. Kutzelnigg,W.; Fleischer, U.; Schindler,M. The IGLO-Method: Ab Initio Calculation and Interpretation of NMR Chemical Shifts and Magnetic Susceptibilities. In NMR Basic Principles and Progress; Diehl, P., Fluck, E.,Günther, H., Kosfeld, R., Seelig, J., Eds.; Springer Verlag: Berlin/ Heidelberg, 1991; Vol. 23, pp 165-262.
54. Hrobarik, P.; Repisky, M.; Komorovsky, S.; Hrobarikova, V.; Kaupp, M. Theor. Chem. Acc. 2011, 129, 715-725.
55. Darensbourg, M. Y.; Slater, S. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 5914-5915.
56. Brunet, J. J.; Diallo, O.; Donnadieu, B.; Roblou, E. Organometallics 2002, 21, 3388-3394.
57. Ng, V. W. L.; Kuan, S. L.; Weng, Z.; Leong, W. K.; Vittal, J. J.; Koh, L. L.; Tan, G. K.; Goh, L. Y. J. Organomet. Chem. 2005, 690, 2323-2332.
58. Mahmoud, K. A.; Rest, A. J.; Alt, H. G. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1984, 187-197.
59. Bullock, R. M.; Rappoli, B. J. J. Organomet. Chem. 1992, 429, 345-368.
60. Byers, B. H.; Brown, T. L. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 2527-2532.
61. Krusic, P. J.; Jones, D. J.; Roe, D. C. Organometallics 1986, 5, 456-460.
62. Cotton, J. D.; Bruce, M. I.; Stone, F. G. A. J. Chem. Soc. A 1968, 2162-2165.
63. Moore, E. J.; Sullivan, J. M.; Norton, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 2257-2263.
64. Carter, W. J.; Kelland, J. W.; Okrasinski, S. J.; Warner, K. E.; Norton, J. R. Inorg. Chem. 1982, 21, 3955-3960.
65. Rocchini, E.; Rigo, P.; Mezzetti, A.; Stephan, T.; Morris, R. H.; Lough, A. J.; Forde, C. E.; Fong, T. P.; Drouin, S. D. J. Chem. Soc. Dalton 2000, 3591-3602.
66. Chatt, J.; Hayter, R. G. J. Chem. Soc. 1961, 5507-5511.
67. Chatt, J.; Hayter, R. G. J. Chem. Soc. 1961, 2605-2611.
68. Maltby, P. A.; Schlaf, M.; Steinbeck, M.; Lough, A. J.; Morris, R. H.; Klooster, W. T.; Koetzle, T. F.; Srivastava, R. C. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 5396-5407.
69. Bianchi, M.; Frediani, P.; Piacenti, F.; Rosi, L.; Salvini, A. Eur. J. Inorg. Chem. 2002, 1155-1161.
70. Gusev, D. G.; Vymenits, A. B.; Bakhmutov, V. I. Inorg. Chem. 1991, 30, 3116-3118.
71. Trzeciak, A. M.; Ziolkowski, J. J. J. Organomet. Chem. 1992, 429, 239-244.
72. Bath, S. S.; Vaska, L. J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 3500-3501.
73. Ainscough, E. W.; Robinson, S. D.; Levison, J. J. J. Chem. Soc. A 1971, 3413-3424.
74. Wang, K.; Goldman, M. E.; Emge, T. J.; Goldman, A. S. J. Organomet. Chem. 1996, 518, 55-68.
75. Mura, P. J. Coord. Chem. 2000, 51, 253-260.
76. Empsall, H. D.; Hyde, E. M.; Mentzer, E.; Shaw, B. L.; Uttley, M. F. J. Chem. Soc. Dalton 1976, 2069-2074.
77. Seligson, A. L.; Cowan, R. L.; Trogler, W. C. Inorg. Chem. 1991, 30, 3371-3381.
78. Mankad, N. P.; Laitar, D. S.; Sadighi, J. P. Organometallics 2004, 23, 3369-3371.
79. Tsui, E. Y.; Muller, P.; Sadighi, J. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 8937-8940
80. Escalle, A.; Mora, G.; Gagosz, F.; Mezailles, N.; Le Goff, X. F.; Jean, Y.; Le Floch, P. Inorg. Chem. 2009, 48, 8415-8422.
81. Zhu, Z.; Brynda, M.; Wright, R. J.; Fischer, R. C.; Merrill, W. A.; Rivard, E.; Wolf, R.; Fettinger, J. C.; Olmstead, M. M.; Power, P. P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10847-10857.