Effect of pH on the photophysical and redox properties of a ruthenium(II) mixed chelate derived from imidazole-4,5-dicarboxylic acid and 2,2′-bipyridine: An experimental and theoretical investigation

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 116, Issue 21, 2012, Pages 5216-5226

  Das, Shyamal ^a   Saha, Debasish ^a   Karmakar, Srikanta ^a   Baitalik, Sujoy ^a  

^a JADAVPUR UNIVERSITY   (India)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACID DISSOCIATION CONSTANTS; AG/AGCL; BIPYRIDINES; CATHODIC SHIFTS; COMPUTATIONAL STUDIES; DENSITY FUNCTIONAL THEORIES (DFT); DEPROTONATED FORM; EFFECT OF PH; EMISSION BANDS; EMISSION TRANSITION; GASPHASE; GEOMETRICAL PARAMETERS; INFLUENCE OF PH; MIXED-LIGANDS; ORBITALS; OXIDATION POTENTIALS; OXIDATION STATE; PH RANGE; PHOTOPHYSICAL; PK VALUES; PROTONATED; REDOX ACTIVITY; REDOX POTENTIALS; REDOX PROPERTY; REVERSIBLE OXIDATION; RUTHENIUM COMPLEXES; THEORETICAL INVESTIGATIONS; TIME-DEPENDENT DFT; X RAY DATA;

ACETONITRILE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONIC PROPERTIES; EQUILIBRIUM CONSTANTS; EXCITED STATES; OXIDATION; PH EFFECTS; REDOX REACTIONS; RUTHENIUM;

RUTHENIUM COMPOUNDS;

EID: 84861740561     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp300820p     Document Type: Article

References (105)

1. Bissell, R. A.; Córdova, E.; Kaifer, A. E.; Stoddart, J. F. Nature 1994, 369, 133-137
2. Crowley, J. D.; Leigh, D. A.; Lusby, P. J.; McBurney, R. T.; Perret-Aebi, L. E.; Petzold, C.; Slawin, A. M. Z.; Symes, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15085-15090
3. Saha, S.; Stoddart, J. F. Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 77-92
4. Gan, Q.; Ferrand, Y.; Bao, C.; Kauffmann, B.; Grélard, A.; Jiang, H.; Huc, I. Science 2011, 331, 1172-1175
5. McEvoy, J. P.; Brudvig, G. W. Chem. Rev. 2006, 106, 4455-4483
6. Belevich, I.; Verkhovsky, M. I.; Wilkström, M. Nature 2006, 440, 829-832
7. Meyer, T. J.; Nuynh, M. H. V.; Thorp, H. H. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2007, 46, 5284-5304
8. Yamasaki, H.; Hakamata, T.; Komi, M.; Yagi, M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8846-8849
9. Ishizuka, T.; Tobita, K.; Yano, Y.; Shiota, Y.; Yoshizawa, K.; Fukuzumi, S.; Kojima, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18570-18573
10. Huynh, M. H. V.; Meyer, T. J. Chem. Rev. 2007, 107, 5004-5064
11. Costentin, C. Chem. Rev. 2008, 108, 2145-2179
12. Haga, M.; Ali, M. M.; Maegawa, H.; Nozaki, K.; Yoshimura, A.; Ohno, T. Coord. Chem. Rev. 1994, 132, 99-104
13. Bergamini, G.; Saudan, C.; Ceroni, P.; Maestri, M.; Balzani, V.; Gorka, M.; Lee, S.-K.; Van Heyst, J.; Vögtle, F. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16466-16471
14. Haga, M.; Ali, M. M.; Arakawa, R. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1996, 35, 76-78
15. Miyazato, Y.; Wada, T.; Muckerman, J. T.; Fujita, E.; Tanaka, K. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2007, 46, 5728-30
16. Miyazaki, S.; Kojima, T.; Mayer, J. M.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11615-11624
17. Manner, V. W.; Mayer, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9874-9875
18. Mayer, J. M. Annu. Rev. Phys. Chem. 2004, 55, 363-390
19. Baitalik, S.; Flörke, U.; Nag, K. Inorg. Chem. 1999, 38, 3296-3308
20. Baitalik, S.; Flörke, U.; Nag, K. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1999, 719-728
21. Baitalik, S.; Dutta, S.; Biswas, P.; Flörke, U.; Bothe, E.; Nag, K. Eur. J. Inorg. Chem. 2010, 570-588
22. Meyer, T. J. Pure Appl. Chem. 1986, 58, 1193-1206
23. Juris, A.; Balzani, V.; Barigelletti, F.; Campagna, S.; Belser, P.; von Zelewsky, A. Coord. Chem. Rev. 1988, 84, 85-277
24. Balzani, V.; Juris, A.; Venturi, M.; Campagna, S.; Serroni, S. Chem. Rev. 1996, 96, 759-834
25. Sauvage, J.-P.; Collin, J. P.; Chambron, J. C.; Guillerez, S.; Coudret, C.; Balzani, V.; Barigelletti, F.; De Cola, L.; Flamigni, L. Chem. Rev. 1994, 94, 993-1019
26. Sun, Y.; Collins, S. N.; Joyce, L. E.; Turro, C. Inorg. Chem. 2010, 49, 4257-4262
27. Turro, C.; Bossmann, S. H.; Jenkins, Y.; Barton, J. K.; Turro, N. J. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 9026-9032
28. Braeutigam, M.; Waechtler, M.; Rau, S.; Popp, J.; Dietzek, B. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 1274-1281
29. Fan, S.-H.; Zhang, A.-G.; Ju, C.-C.; Gao, L.-H.; Wang, K.-Z. Inorg. Chem. 2010, 49, 3752-3763
30. Han, M.-J.; Gao, L.-H.; Lu1, Y.-Y.; Wang, K.-Z. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2364-2371
31. Gunnlaugsson, T.; Leonard, J. P.; Snchal, K.; Harte, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12062-12063
32. Pallavicini, P.; Amendola, V.; Massera, C.; Mundum, E.; Taglietti, A. Chem. Commun. 2002, 2452-2453
33. Fabbrizzi, L.; Gatti, F.; Pallavicini, P.; Parodi, L. New J. Chem. 1998, 22, 1403-1407
34. Baitalik, S.; Wang, X.; Schmehl, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16304-16305
35. Saha, D.; Das, S.; Maity, D.; Dutta, S.; Baitalik, S. Inorg. Chem. 2011, 50, 46-61
36. Bhaumik, C.; Saha, D.; Das, S.; Baitalik, S. Inorg. Chem. 2011, 50, 12586-12600
37. Bhaumik, C.; Das, S.; Saha, D.; Dutta, S.; Baitalik, S. Inorg. Chem. 2010, 49, 5049-5062
38. Saha, D.; Das, S.; Bhaumik, C.; Dutta, S.; Baitalik, S. Inorg. Chem. 2010, 49, 2334-2348
39. Das, S.; Saha, D.; Bhaumik, C.; Dutta, S.; Baitalik, S. Dalton Trans. 2010, 39, 4162-4169
40. Fantacci, S.; De Angelis, F.; Selloni, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4381-4387
41. Nazeeruddin, Md. K.; Kay, A.; Rodicio, I.; Humpry-Baker, R.; Müller, E.; Liska, P.; Vlachopoulos, N.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6382-6290
42. Shklover, V.; Ovchinnikov, Yu. E.; Graginsky, L. S.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Chem. Mater. 1998, 10, 2533-2541
43. Nazeeruddin, Md. K.; Zakeeruddin, S. M.; Humpry-Baker, R.; Gorelsky, S. I.; Lever, A. B. P.; Grätzel, M. Coord. Chem. Rev. 2000, 208, 213-225
44. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140, A1133-A1138
45. Parr, R. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 1983, 34, 631-656
46. Casida, M. Time Dependent Density Functional Response Theory for Molecules. In Recent Advances in Density Functional Methods; Chong, D. P., Ed.; World Scientific: Singapore, 1995; Vol. 1, pp 155-192.
47. Gross, E. U. K.; Dobson, J. F.; Petersilka, M. In Density Functional Theory II; Nalewajski, R. F., Ed.; Springer Series Topics in Current Chemistry; Springer: Heidelberg, 1996; pp 81-172.
48. Vlcek, A.; Zalis, S. Coord. Chem. Rev. 2007, 251, 258-287
49. Daul, C.; Baerends, E. J.; Vernooijs, P. Inorg. Chem. 1994, 33, 3538-3543
50. Robson, K. C. D.; Koivisto, B. D.; Yella, A.; Sporinova, B.; Nazeeruddin, M. K.; Baumgartner, T.; Grätzel, M.; Berlinguette, C. P. Inorg. Chem. 2011, 50, 5494-5508
51. Nazeeruddin, M. K.; De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Viscardi, G.; Liska, P.; Ito, S.; Bessho, T.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16835-16847
52. De Angelis, F.; Fantacci, S.; Mosconi, E.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 8825-8831
53. De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Grätzel, M.; Nazeeruddin, M. K. Nano Lett. 2007, 7, 3189-3195
54. De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14156-14157
55. Wächtler, M.; Kupfer, S.; Guthmuller, J.; Pop, J.; González, L.; Dietzek, B. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 24004-24012
56. Kupfer, S.; Guthmuller, J.; Wächtler, M.; Losse, S.; Rau, S.; Dietzek, B.; Popp, J.; Gonzalez, L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 15580-15588
57. Atsumi, M.; Gonzalez, L.; Daniel, C. J. Photochem. Photobiol. A 2007, 190, 310-320
58. Fantacci, S.; De Angelis, F.; Selloni, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4381-4387
59. De Angelis, F.; Fantacci, S.; Gebauer, R. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 813-817
60. Chou, C. C.; Wu, K. L.; Chi, Y.; Hu, W. P.; Yu, S. J.; Lee, G. H.; Lin, C. L.; Chou, P. T. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2054-2058
61. Lee, T.-C.; Hung, J.-Y.; Chi, Y.; Cheng, Y.-M.; Lee, G.-H.; Chou, P.-T.; Chen, C.-C.; Chang, C.-H.; Wu, C.-C. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 2639-2647
62. Rekhis, M.; Labat, F.; Ouamerali, O.; Ciofini, I.; Adamo, C. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 13106-13111
63. Guillemoles, J.-F.; Barone, V.; Joubert, L.; Adamo, C. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 11354-11360
64. Ciofini, I.; Lainé, P. P.; Bedioui, F.; Adamo, C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10763-10777
65. Wang, J.; Bai, F.-Q.; Xia, B.-H.; Sun, L.; Zhang, H.-X. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 1985-1991
66. Li, M. X.; Zhou, X.; Xia, B. H.; Zhang, H.-X.; Pan, Q. J.; Liu, T.; Fu, H. G.; Sun, C. C. Inorg. Chem. 2008, 47, 2312-2324
67. Gao, X. Q.; Pan, Q. J.; Li, L.; Guo, Y. R.; Zhang, H. X.; Fu, H. G. Chem. Phys. Lett. 2011, 506, 146-151
68. Klein, S.; Dougherty, W. G.; Kassel, W. S.; Dudley, T. J.; Paul, J. J. Inorg. Chem. 2011, 50, 2754-2763
69. Su, J.; Shi, L.; Sun, X.; Guan, W.; Wu, Z. Dalton Trans. 2011, 40, 11131-11137
70. Monat, J. E.; Rodriguez, J. H.; McCusker, J. K. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 7399-7406
71. Garner, R. N.; Joyce, L. E.; Turro, C. Inorg. Chem. 2011, 50, 4384-4391
72. Sun, Y.; Ojaimi, M. E.; Hammitt, R.; Thummel, R. P.; Turro, C. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 14664-14670
73. Wadman, S. H.; Kroon, J. M.; Bakker, K.; Havenith, R. W. A.; van Klink, G. P. M.; van Koten, G. Organometallics 2010, 29, 1569-1579
74. Jakubikova, E.; Chen, W. Z.; Dattelbaum, D. M.; Rein, F. N.; Rocha, R. C.; Martin, R. L.; Batista, E. R. Inorg. Chem. 2009, 48, 10720-10725
75. Meylemans, H. A.; Hewitt, J. T.; Abdelhaq, M.; Vallett, P. J.; Damrauer, N. H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11464-11466
76. Meylemans, H. A.; Damrauer, N. H. Inorg. Chem. 2009, 48, 11161-11175
77. Badaeva, E.; Albert, V. V.; Kilina, S.; Koposov, A.; Sykora, M.; Tretiak, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 8902-8913
78. Charlot, M. F.; Aukauloo, A. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 11661-11672
79. Constable, E. C.; Devereux, M.; Dunphy, E. L.; Housecroft, C. E.; Rudd, J. A.; Zampese, J. A. Dalton Trans. 2011, 40, 5505-5515
80. Perrin, D. D.; Dempsey, B. Buffers for pH and Metal Ion Control; Chapman and Hall: London, 1974.
81. 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.; Gaussian 09, revision A.02; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2009.
82. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
83. Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
84. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 299-310
85. Casida, M. E.; Jamorski, C.; Casida, K. C.; Salahub, D. R. J. Chem. Phys. 1998, 108, 4439-4449
86. Stratmann, R. E.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 8218-8224
87. Walters, V. A.; Hadad, C. M.; Thiel, Y.; Colson, S. D.; Wiberg, K. B.; Johnson, P. M.; Foresman, J. B. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 4782-4791
88. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 105, 2999-3094
89. Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2002, 117, 43-54
90. Caricato, M.; Mennucci, B.; Tomasi, J.; Ingrosso, F.; Cammi, R.; Corni, S.; Scalmani, G. J. Chem. Phys. 2006, 124, 124520-124533
91. Mennucci, B.; Cappelli, C.; Guido, C. A.; Cammi, R.; Tomasi, J. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 3009-3020
92. Dennington, R.; Keith, T.; Millam, J. GaussView, version 5; Semichem Inc.: Shawnee Mission, KS, 2009.
93. Ireland, J. F.; Wyatt, P. A. Adv. Phys. Org. Chem. 1976, 12, 131-160
94. Montalti, M.; Wadhwa, S.; Kim, W. Y.; Kipp, R. A.; Schmehl, R. H. Inorg. Chem. 2000, 39, 76-84
95. Giordano, P. J.; Bock, C. R.; Wrighton, M. S. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 6960-6965
96. Hicks, C.; Ye, G.; Levi, C.; Gonzales, M.; Rutenburg, I.; Fan, J.; Helmy, R.; Kassis, A.; Gafney, H. D. Coord. Chem. Rev. 2001, 211, 207-222
97. Dolberg, C. L.; Turo, C. Inorg. Chem. 2001, 40, 2484-2485
98. Ellerbrock, J. C.; McLoughlin, S. M.; Baba, A. I. Inorg. Chem. Commun. 2002, 5, 555-559
99. Nazeeruddin, Md. K.; Kalyanasundaram, K. Inorg. Chem. 1989, 28, 4251-4259
100. Nazeeruddin, M. K.; Müller, E.; Humphry-Baker, R.; Vlachopoulos, N.; Grätzel, M. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1997, 4571-4578
101. Higgins, B.; DeGraff, B. A.; Demas, J. N. Inorg. Chem. 2005, 44, 6662-6669
102. Zheng, G. Y.; Wang, Y.; Rillema, D. P. Inorg. Chem. 1996, 35, 7118-7123
103. Wong, K. M-C.; Tang, W.-S.; Lu, X-x.; Zhu, N.; Yam, V. W. W. Inorg. Chem. 2005, 44, 1492-1498
104. Hynes, J. T.; Klinman, J. P.; Limbach, H.-H.; Schowen, R. L. (Eds.), Hydrogen-Transfer Reactions; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2007.
105. Wu, A.; Masland, J.; Swartz, R. D.; Kaminsky, W.; Mayer, J. M. Inorg. Chem. 2007, 46, 11190-11201