Influence of the net charge on the reactivity of a manganese(IV) species: Leading to the correlation of its physicochemical properties with reactivity

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 116, Issue 24, 2012, Pages 13231-13239

  Wang, Yujuan ^a   Sheng, Jiayi ^a   Shi, Song ^a   Zhu, Dajian ^a   Yin, Guochuan ^a  

^a HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVE METALS; COMPENSATION EFFECTS; ELECTRON TRANSFER; ELECTRON TRANSFER RATES; ENZYMATIC OXIDATIONS; HYDROGEN ABSTRACTION; HYDROGEN ABSTRACTION REACTION; INTRA-MOLECULAR ELECTRON TRANSFER; METAL-OXYGEN BONDS; NET CHARGES; OXIDATIVE REACTIVITY; PHYSICOCHEMICAL PARAMETERS; PHYSICOCHEMICAL PROPERTY; REDOX POTENTIALS; THIOXANTHENE;

ABSTRACTING; ELECTRON TRANSITIONS; HYDROGEN; MANGANESE COMPOUNDS; METAL IONS; METALS; OXYGENATION; PHOSPHORUS COMPOUNDS; REDOX REACTIONS; SECONDARY BATTERIES;

MANGANESE;

EID: 84863315497     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp303281z     Document Type: Article

References (119)

1. Biomimetic Oxidations Catalyzed by Transition Metal Complexes; Meunier, B., Ed.; Imperial College Press: London, 2000.
2. Active Oxygen in Biochemistry; Valentine, J. S., Foote, C. S., Greenberg, A., Liebman, J. F., Ed.; Chapman & Hall: New York, 1995.
3. Sono, M.; Roach, M. P.; Coulter, E. D.; Dawson, J. H. Chem. Rev. 1996, 96, 2841-2887.
4. Special Topic Issue: Bioinorganic Enzymology. Chem. Rev. 1996, 96, 2237-3042.
5. Yin, G. Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 1826-1842.
6. Metal-Oxo and Metal-Peroxo Species in Catalytic oxidations; Meunier, B., Ed.; Springer: Berlin, Germany, 2000.
7. Cytochrome P450: Structure, Mechanism, and Biochemistry; Ortiz de Montellano, P. R. Ed.; Plenum Press: New York, 1986.
8. Green, M. T.; Dawson, J. H.; Gray, H. B. Science 2004, 304, 1653-1656.
9. Stone, K. L.; Behan, R. K.; Green, M. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 12307-12310.
10. Stone, K. L.; Hoffart, L. M.; Behan, R. K.; Krebs, C.; Green, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6147-6153.
11. Lehnert, N.; Solomon, E. I. J. Biol. Inorg. Chem. 2003, 8, 294- 305.
12. Neidig, M. L.; Wecksler, A. T.; Schenk, G.; Holman, T. R.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7531-7537.
13. Moiseyev, N.; Rucker, J.; Glickman, M. H. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 3853-3860.
14. Hamberg, M.; Su, C.; Oliw, E. J. Biol. Chem. 1998, 273, 13080- 13088.
15. Su, C.; Oliw, E. H. J. Biol. Chem. 1998, 273, 13072-13079.
16. Greenwood, R. J.; Wilson, G. L.; Pilbrow, J. R.; Wedd, A. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5385-5392.
17. Howes, B. D.; Bray, R. C.; Richards, R. L.; Turner, N. A.; Bennett, B.; Lowe, D. J. Biochemistry 1996, 35, 1432-1443.
18. Xia, M.; Dempski, R.; Hille, R. J. Biol. Chem. 1999, 274, 3323- 3330.
19. Stockert, A. L.; Shinde, S. S.; Anderson, R. F.; Hille, R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14554-14555.
20. Toy, P. H.; Newcomb, M.; Coon, M. J.; Vaz, A. D. N. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9718-9719.
21. Newcomb, M.; Aebisher, D.; Shen, R.; Esala, R.; Chandrasena, P.; Hollenberg, P. F.; Coon, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6064- 6065.
22. Vaz, A. D. N.; Roberts, E. S.; Coon, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 5886-5887.
23. Vaz, A. D. N.; Mcginnity, D. F.; Coon, M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 3555-3560.
24. Nam, W.; Ho, R.; Valentine, J. S. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7052-7054.
25. Payeras, A. M.; Ho, R. Y. N.; Fujita, M.; Que, L. Jr. Chem.-Eur. J. 2004, 10, 49444953.
26. Goldsmith, C. R.; Cole, A. P.; Stack, T. D. P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9904-9912.
27. Kerber, W. D.; Ramdhanie, B.; Goldberg, D. P. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3718-3721.
28. Rivera, M.; Caignan, G. A.; Astashkin, A. V.; Raitsimring, A. M.; Shokhireva, T. K.; Walker, F. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6077- 6089.
29. Kumar, D.; de Visser, S. P.; Shaik, S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8204-8213.
30. Garrison, J. M.; Bruice, T. C. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 191- 198.
31. Adam, W.; Roschmann, K. J.; Saha-Möller, C. R.; Seebach, D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5068-5073.
32. Groves, J. T.; Stern, M. K. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 8628- 8638.
33. Finney, N. S.; Pospisil, P. J.; Chang, S.; Palucki, M.; Konsler, R. G.; Hansen, K. B.; Jacobsen, E. N. Angew Chem. Int. Edit. 1997, 36, 1720-1723.
34. Collman, J. P.; Chien, A. S.; Eberspacher, T. A.; Brauman, J. I. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11098-11100.
35. Kumar, A.; Goldberg, I.; Botoshansky, M.; Buchman, Y.; Gross, Z. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15233-15245.
36. Prokop, K. A.; de Visser, S. P.; Goldberg, D. P. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5091-5095.
37. Prokop, K. A.; Neu, H. M.; de Visser, S. P.; Goldberg, D. P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15874-15877.
38. Lanucara, F.; Crestoni, M. E. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 12092- 12100.
39. Liu, H.; Fei, Y.; Xie, Y.; Li, X.; Chang, C. K. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12890-12891.
40. Crestoni, M. E.; Fornarini, S.; Lanucara, F. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 7863-7866.
41. Yiu, S.; Man, W.; Lau, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10821- 10827.
42. Leung, W. H.; Che, C. M. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8812- 8818.
43. Gupta, R.; Borovik, A. S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13234- 13242.
44. Parsell, T. H.; Yang, M.; Borovik, A. S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2762-2763.
45. Zhang, H.; Wang, Y. M.; Zhang, L.; Gerritsen, G.; Abbenhuis, H. C. L.; van Santen, R. A.; Li, C. J. Catal. 2008, 256, 226-236.
46. Xiang, S.; Zhang, Y.; Xin, Q.; Li, C. Chem. Commun. 2002, 22, 2696-2697.
47. Ghosh, A.; Tiago de Oliveira, F.; Yano, T.; Nishioka, T.; Beach, E. S.; Kinoshita, I.; Muenck, E.; Ryabov, A. D.; Horwitz, C. P.; Collins, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2505-2513.
48. Ghosh, A.; Mitchell, D. A.; Chanda, A.; Ryabov, A. D.; Popescu, D. L.; Upham, E. C.; Collins, G. J.; Collins, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15116-15126.
49. Wu, M.; Wang, B.; Wang, S.; Xia, C.; Sun, W. Org. Lett. 2009, 11, 3622-3625.
50. Goldsmith, C. R.; Stack, T. D. P. Inorg. Chem. 2006, 45, 6048- 6055.
51. Goldsmith, C. R.; Cole, A. P.; Stack, T. D. P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9904-9912.
52. Goldsmith, C. R.; Jonas, R. T.; Stack, T. D. P. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 83-96.
53. Fiedler, T.; Que, L. Jr. Inorg. Chem. 2009, 48, 11038-11047.
54. Kurahashi, T.; Kikuchi, A.; Shiro, Y.; Hada, M.; Fujii, H. Inorg. Chem. 2010, 49, 6664-6672.
55. Garcia-Bosch, I.; Company, A.; Cady, C. W.; Styring, S.; Browne, W. R.; Ribas, X.; Costas, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5648-5653.
56. Donoghue, P. J.; Tehranchi, J.; Cramer, C. J.; Sarangi, R.; Solomon, E. I.; Tolman, W. B. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17602- 17605.
57. Hubin, T. J.; Mccormick, J. M.; Collinson, S. R.; Alcock, N. W.; Busch, D. H. Chem. Commun. 1998, 1675-1676.
58. Hubin, T. J; McCormick, J. M.; Collinson, S. R.; Buchalova, M.; Perkins, C. M.; Alcock, N. W.; Kahol, P. K.; Raghunathan, A.; Busch, D. H. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2512-2518.
59. Hubin, T. J.; McCormick, J. M.; Alcock, N. W.; Busch, D. H. Inorg. Chem. 2001, 40, 435-444.
60. Hubin, T. J.; McCormick, J. M.; Collinson, S. R.; Alcock, N. W.; Clase, H. J.; Busch, D. H. Inorg. Chim. Acta 2003, 346, 76-86.
61. Collinson, S. R.; Alcock, N. W.; Hubjn, T. J.; Busch, D. H. J. Coord. Chem. 2001, 52, 317-331.
62. Collinson, S. R.; Alcock, N. W.; Raghunathan, A.; Kahol, P. K.; Busch, D. H. Inorg. Chem. 2000, 39, 757-764.
63. Yin, G.; McCormick, J. M.; Buchalova, M.; Danby, A. M.; Rodgers, K.; Day, V. W.; Smith, K.; Perkins, C. M.; Kitko, D.; Carter, J. D.; Scheper, W. M.; Busch, D. H. Inorg. Chem. 2006, 45, 8052-8061.
64. Yin, G.; Danby, A. M.; Kitko, D.; Carter, J.; Scheper, W. M.; Busch, D. H. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1512-1513.
65. Yin, G.; Danby, A. M.; Kitko, D.; Carter, J.; Scheper, W. M.; Busch, D. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16245-16253.
66. Chattopadhyay, S.; Geiger, R. A.; Yin, G.; Busch, D. H.; Jackson, T. A. Inorg. Chem. 2010, 49, 7530-7535.
67. Xu, A.; Xiong, H.; Yin, G. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 11478- 11481.
68. Shi, S.; Wang, Y.; Xu, A.; Wang, H.; Zhu, D.; Roy, S. B.; Jackson, T. A.; Busch, D. H.; Yin, G. Angew Chem. Int. Ed. 2011, 50, 7321- 7324.
69. Yin, G.; Buchalova, M.; Danby, A. M.; Perkins, C. M.; Kitko, D.; Carter, J. D.; Scheper, W. M.; Busch, D. H. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17170-17171.
70. Yin, G.; Buchalova, M.; Danby, A. M.; Perkins, C. M.; Kitko, D.; Carter, J. D.; Scheper, W. M.; Busch, D. H. Inorg. Chem. 2006, 45, 3467-3474.
71. Yin, G.; Danby, A. M.; Kitko, D.; Carter, J. D.; Scheper, W. M.; Busch, D. H. Inorg. Chem. 2007, 46, 2173-2180.
72. Xu, A.; Xiong, H.; Yin, G. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 12243- 12248.
73. Wang, Y.; Shi, S.; Zhu, D.; Yin, G. Dalton Trans. 2012, 41, 2612-2619.
74. Zhou, Y.; Shan, X.; Mas-Ballesté, R.; Bukowski, M. R.; Stubna, A.; Chakrabarti, M.; Slominski, L.; Halfen, J. A.; M'ück, E.; Que, L., Jr. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 1896-1899.
75. Churchill, D. G.; Janak, K. E.; Wittenberg, J. S.; Parkin, G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1403-1420.
76. Patel, S.; Mishra, B. K. J. Org. Chem. 2006, 71, 6759-6766.
77. Hegarty, A. F.; Kelly, J. G.; Relihan, C. M. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1997, 1157-1162.
78. Chiang, Y.; Kresge, A. J.; Sadovski, O.; Zhan, H. J. Org. Chem. 2005, 70, 1643-1646.
79. Matzapetakis, M.; Karligiano, N.; Bino, A.; Dakanali, M.; Raptopoulou, C. P.; Tangoulis, V.; Terzis, A.; Giapintzakis, J.; Salifoglou, A. Inorg. Chem. 2000, 39, 4044-4051.
80. Lane, B. S.; Vogt, M.; DeRose, V. J.; Burgess, K. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11946-11954.
81. Pestovsky, O.; Bakac, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14714- 14715.
82. Hubig, S. M.; Rathore, R.; Kochi, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 617-626.
83. Mader, E. A.; Manner, V. W.; Markle, T. F.; Wu, A.; Franz, J. A.; Mayer, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4334-4345 and references therein..
84. Kaila, V. R. I.; Verkhovsky, M. I.; Wikstrom, M. Chem. Rev. 2010, 110, 7062-7081.
85. Huynh, M. H. V.; Meyer, T. J. Chem. Rev. 2007, 107, 5004- 5064.
86. Kumar, D.; Sastry, G. N.; de Visser, S. P. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 6196-6205.
87. Fukuzumi, S.; Ohkubo, K. Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 372- 385.
88. Fukuzumi, S. Pure Appl. Chem. 2003, 75, 577-587.
89. Park, J.; Morimoto, Y.; Lee, Y.; Nam, W.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5236-5239.
90. Morimoto, Y.; Kotani, H.; Park, J.; Lee, Y.; Nam, W.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 403-405.
91. Lau, T. C.; Mak, C. K. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1993, 766-767.
92. Ho, C. M.; Lau, T. C. New J. Chem. 2000, 24, 587-590.
93. Lau, T. C.; Wu, Z. B.; Bai, Z. L.; Mak, C. K. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1995, 695-696.
94. Yiu, S.; Wu, Z.; Mak, C.; Lau, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10821-10827.
95. Lam, W. W. Y.; Yiu, S. M.; Lee, J. M. N.; Yau, S. K. Y.; Kwong, H. K.; Lau, T. C.; Liu, D.; Lin, Z. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2851- 2858.
96. Yiu, S.; Man, W.; Lau, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10821.
97. Miller, C. G.; Gordon-Wylie, S. W.; Horwitz, C. P.; Strazisar, S. A.; Peraino, D. K.; Clark, G. R.; Weintraub, S. T.; Collins, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 11540-11541.
98. Park, Y. J.; Ziller, J. W.; Borovik, A. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9258-9261.
99. Mayer, J. M. In Biomimetic Oxidations Catalyzed by Transition Metal Complexes; Meunier, B. Ed.; Imperial College Press: London, 2000; pp 1-43.
100. Warren, J. J.; Tronic, T. A.; Mayer, J. M. Chem. Rev. 2010, 110, 6961-7001.
101. Maryanoff, B. E.; Stackhouse, J., Jr.; Senkler, G. H.; Mislow, K. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 2718-2742.
102. Brousmiche, D.; Shukla, D.; Wan, P. Chem. Commun. 1997, 709-710.
103. Tamura, Y.; Nishikawa, Y.; Mukai, C.; Sumoto, K.; Ikeda, M. J. Org. Chem. 1979, 44, 1684-1690.
104. Jin, N.; Bourassa, J. L.; Tizio, S. C.; Groves, J. T. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3849-3852.
105. Sastri, C. V.; Lee, J.; Oh, K.; Lee, Y. J.; Lee, J.; Jackson, T. A.; Ray, K.; Hirao, H.; Shin, W.; Halfen, J. A.; Kim, J.; Que, L., Jr.; Shaik, S.; Nam, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 19181-19186.
106. Jin, N.; Ibrahim, M.; Spiro, T. G.; Groves, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12416-12417.
107. Balcells, D.; Raynaud, C.; Crabtree, R. H.; Eisenstein, O. Inorg. Chem. 2008, 47, 10090-10099.
108. de Visser, S. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1087-1097.
109. Groves, J. T. J. Inorg. Biochem. 2006, 100, 434-447.
110. Fukuzumi, S. Helv. Chim. Acta 2006, 89, 2425-2440.
111. Goldsmith, C. R.; Cole, A. P.; Stack, T. D. P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9904-9912.
112. McGinley, C. M.; van der Donk, W. A. Chem. Commun. 2003, 2843-2846.
113. Honga, Y.; Suna, K.; Hana, K.; Liu, G.; Xu, B. Catal. Today 2010, 158, 415-422.
114. Daté, M.; Okumura, M.; Tsubota, S.; Haruta, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2129-2132.
115. Daté, M.; Haruta, M. J. Catal. 2001, 201, 221-224.
116. Wallace, W. T.; Wyrwas, R. B.; Whetten, R. L.; Mitrić, R.; Bonačić-Koutecký, V. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8408-8414.
117. Shang, C.; Liu, Z. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 16989-16995.
118. Lai, S.; Qiu, Y.; Wang, S. J. Catal. 2006, 237, 303-313.
119. Olea, M.; Tada, M.; Iwasawa, Y. J. Catal. 2007, 248, 60-67.