Geometric and electronic structure of [{Cu(MeAN)}2(μ- η2:η2(O22-))]2+ with an unusually long O-O bond: O-O bond weakening vs activation for reductive cleavage

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 20, 2012, Pages 8513-8524

  Park, Ga Young ^a   Qayyum, Munzarin F ^b   Woertink, Julia ^b   Hodgson, Keith O ^b,c   Hedman, Britt ^c   Narducci Sarjeant, Amy A ^a   Solomon, Edward I ^a,b,c   Karlin, Kenneth D ^a  

^a JOHNS HOPKINS UNIVERSITY   (United States)

^b STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^c SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACK-BONDING; DFT CALCULATION; DICOPPER; EXTENDED X-RAY ABSORPTION FINE STRUCTURES; LOW TEMPERATURES; REDUCTIVE CLEAVAGE; RESONANCE RAMAN SPECTROSCOPY; SPECTRAL CHANGE; UV-VIS ABSORPTIONS; X-RAY STRUCTURE;

CHARGE TRANSFER; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; EXTENDED X RAY ABSORPTION FINE STRUCTURE SPECTROSCOPY; ISOMERS; OXYGENATION;

ELECTRONIC STRUCTURE;

COPPER COMPLEX; OXYGEN; PEROXIDE;

ARTICLE; CHEMICAL BOND; CHEMICAL STRUCTURE; CONTROLLED STUDY; ISOMER; OXYGEN BOND; OXYGENATION; RAMAN SPECTROMETRY; REDUCTION; REDUCTIVE CLEAVAGE; ROENTGEN SPECTROSCOPY; STRUCTURE ANALYSIS; THERMOSTABILITY; ULTRAVIOLET SPECTROSCOPY; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

COORDINATION COMPLEXES; COPPER; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; DIAMINES; LIGANDS; MODELS, MOLECULAR; OXIDATION-REDUCTION; OXYGEN; PEROXIDES;

EID: 84861362962     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja300674m     Document Type: Article

References (72)

1. Mirica, L. M.; Ottenwaelder, X.; Stack, T. D. P. Chem. Rev. 2004, 104, 1013-45
2. Lewis, E. A.; Tolman, W. B. Chem. Rev. 2004, 104, 1047-76
3. Itoh, S. Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 10, 115-22
4. Hatcher, L. Q.; Karlin, K. D. J. Biol. Inorg. Chem. 2004, 9, 669-83
5. Solomon, E. I.; Sundaram, U. M.; Machonkin, T. E. Chem. Rev. 1996, 96, 2563-605
6. Solomon, E. I.; Chen, P.; Metz, M.; Lee, S. K.; Palmer, A. E. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 4570-90
7. Kitajima, N.; Fujisawa, K.; Morooka, Y.; Toriumi, K. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8975-6
8. Magnus, K. A.; Hazes, B.; Tonthat, H.; Bonaventura, C.; Bonaventura, J.; Hol, W. G. J. Proteins 1994, 19, 302-9
9. Hatcher, L. Q.; Karlin, K. D. Adv. Inorg. Chem. 2006, 58, 131-84
10. Mahadevan, V.; Gebbink, R. J. M. K.; Stack, T. D. P. Curr. Opin. Chem. Biol. 2000, 4, 228-34
11. Jacobson, R. R.; Tyeklar, Z.; Farooq, A.; Karlin, K. D.; Liu, S.; Zubieta, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3690-2
12. Karlin, K. D.; Wei, N.; Jung, B.; Kaderli, S.; Zuberbuhler, A. D. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 5868-70
13. Baldwin, M. J.; Ross, P. K.; Pate, J. E.; Tyeklar, Z.; Karlin, K. D.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8671-9
14. Schatz, M.; Becker, M.; Thaler, F.; Hampel, F.; Schindler, S.; Jacobson, R. R.; Tyeklar, Z.; Murthy, N. N.; Ghosh, P.; Chen, Q.; Zubieta, J.; Karlin, K. D. Inorg. Chem. 2001, 40, 2312-22
15. Zhang, C. X.; Kaderli, S.; Costas, M.; Kim, E.; Neuhold, Y. M.; Karlin, K. D.; Zuberbuhler, A. D. Inorg. Chem. 2003, 42, 1807-24
16. Que, L.; Tolman, W. B. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 1114-37
17. Halfen, J. A.; Mahapatra, S.; Wilkinson, E. C.; Kaderli, S.; Young, V. G.; Que, L.; Zuberbuhler, A. D.; Tolman, W. B. Science 1996, 271, 1397-400
18. Mirica, L. M.; Vance, M.; Rudd, D. J.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I.; Stack, T. D. P. Science 2005, 308, 1890-2
19. Op't Holt, B. T.; Vance, M. A.; Mirica, L. M.; Heppner, D. E.; Stack, T. D. P.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6421-38
20. Liang, H.-C.; Zhang, C. X.; Henson, M. J.; Sommer, R. D.; Hatwell, K. R.; Kaderli, S.; Zuberbuhler, A. D.; Rheingold, A. L.; Solomon, E. I.; Karlin, K. D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4170-1
21. Pidcock, E.; DeBeer, S.; Obias, H. V.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Karlin, K. D.; Solomon, E. I. J. Inorg. Biochem. 1999, 74, 1870-8
22. Kubas, G. J. Inorganic syntheses; Wiley: New York, 1979; Vol. 19.
23. Tenderholt, A. H. B.; Hodgson, K. O. PySpline; Stanford Synchrotron Radiation Laboratory: Stanford, CA, 2006.
24. George, G. N. EXAFSPAK; Stanford Synchrotron Radiation Laboratory: Stanford, CA, 2000.
25. Rehr, J. J.; Albers, R. C. Rev. Mod. Phys. 2000, 72, 621-54
26. Kodera, M.; Kajita, Y.; Tachi, Y.; Katayama, K.; Kano, K.; Hirota, S.; Fujinami, S.; Suzuki, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 334-7
27. 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 E.01; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2004.
28. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-52
29. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098
30. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785
31. Miehlich, B.; Savin, A.; Stoll, H.; Preuss, H. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 200-6
32. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822
33. McGrath, M. J. Chem. Phys. 1991, 94, 511
34. Krishnan, R. J. Chem. Phys. 1980, 72, 650
35. Curtiss, L. J. Chem. Phys. 1995, 103, 6104
36. Rassolov, V. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223
37. Hariharan, P. C.; Pople, J. A. Theor. Chem. Acc. 1973, 28, 213-22
38. Francl, M. J. Chem. Phys. 1982, 77, 3654
39. http://cccbdb.nist.gov/vibscalejust.asp.
40. Schäfer, A. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829
41. Schäfer, A. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571
42. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, Jr., J. A.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; 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.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, O.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Revision A.02; Gaussian, Inc.: Wallingford CT, 2009.
43. Tenderholt, A. L. QMForge, Version 2.1; Stanford University: Stanford, CA, 2007.
44. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33-8
45. http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/.
46. Addison, A. W.; Rao, T. N.; Reedijk, J.; Vanrijn, J.; Verschoor, G. C. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1984, 1349-56
47. Gubelmann, M.; Williams, A. Transition Metal Complexes: Structures and Spectra; Springer-Verlag: Berlin, 1984; pp 1-65.
48. Lam, B. M. T.; Halfen, J. A.; Young, V. G.; Hagadorn, J. R.; Holland, P. L.; Lledos, A.; Cucurull-Sanchez, L.; Novoa, J. J.; Alvarez, S.; Tolman, W. B. Inorg. Chem. 2000, 39, 4059-72
49. Matoba, Y.; Kumagai, T.; Yamamoto, A.; Yoshitsu, H.; Sugiyama, M. J. Biol. Chem. 2006, 281, 8981-90
50. Ling, J.; Nestor, L. P.; Czernuszewicz, R. S.; Spiro, T. G.; Fraczkiewicz, R.; Sharma, K. D.; Loehr, T. M.; Sanders-Loehr, J. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 7682-91
51. Eickman, N. C.; Solomon, E. I.; Larrabee, J. A.; Spiro, T. G.; Lerch, K. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 6529-31
52. Chrappova, J.; Schwendt, P.; Sivak, M.; Repisky, M.; Malkin, V. G.; Marek, J. Dalton Trans. 2009, 465-73
53. John, G. H.; May, I.; Sarsfield, M. J.; Steele, H. M.; Collison, D.; Helliwell, M.; McKinney, J. D. Dalton Trans. 2004, 734-40
54. Charushnikova, I. A.; Den Auwer, C. Russ. J. Coor. Chem 2004, 30, 511-9
55. Niemeyer, M. Z. Anorg. Allg. Chem. 2002, 628, 647-57
56. Kondo, S.; Saruhashi, K.; Seki, K.; Matsubara, K.; Miyaji, K.; Kubo, T.; Matsumoto, K.; Katsuki, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 10195-8
57. Falber, A.; Todaro, L.; Goldberg, I.; Favilla, M. V.; Drain, C. M. Inorg. Chem. 2007, 47, 454-67
58. Masci, B.; Thuéry, P. Polyhedron 2005, 24, 229-37
59. Tejel, C.; Ciriano, M. A.; Jiménez, S.; Passarelli, V.; López, J. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 2093-6
60. Bradley, D. C.; Ghotra, J. S.; Hart, F. A.; Hursthouse, M. B.; Raithby, P. R. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1977, 1166-72
61. Haegele, R.; Boeyens, J. C. A. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1977, 648-50
62. Karlin, K. D.; Cruse, R. W.; Gultneh, Y.; Farooq, A.; Hayes, J. C.; Zubieta, J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 2668-79
63. 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, 1196-207
64. Shearer, J.; Zhang, C. X.; Zakharov, L. N.; Rheingold, A. L.; Karlin, K. D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5469-83
65. Zhang, C. X.; Liang, H. C.; Kim, E. I.; Shearer, J.; Helton, M. E.; Kim, E.; Kaderli, S.; Incarvito, C. D.; Zuberbuhler, A. D.; Rheingold, A. L.; Karlin, K. D. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 634-5
66. DuBois, J. L.; Mukherjee, P.; Collier, A. M.; Mayer, J. M.; Solomon, E. I.; Hedman, B.; Stack, T. D. P.; Hodgson, K. O. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 8578-9
67. Kitajima, N.; Fujisawa, K.; Fujimoto, C.; Morooka, Y.; Hashimoto, S.; Kitagawa, T.; Toriumi, K.; Tatsumi, K.; Nakamura, A. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 1277-91
68. Mahapatra, S.; Halfen, J. A.; Wilkinson, E. C.; Pan, G. F.; Wang, X. D.; Young, V. G.; Cramer, C. J.; Que, L.; Tolman, W. B. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11555-74
69. Kau, L. S.; Spirasolomon, D. J.; Pennerhahn, J. E.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6433-42
70. -1. Holland, P. L.; Cramer, C. J.; Wilkinson, E. C.; Mahapatra, S.; Rodgers, K. R.; Itoh, S.; Taki, M.; Fukuzumi, S.; Que, L., Jr; Tolman, W. B. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 792-802
71. Ross, P. K.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3246-59
72. Chen, P.; Fujisawa, K.; Helton, M. E.; Karlin, K. D.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6394-408