A mechanistic study of proton reduction catalyzed by a pentapyridine cobalt complex: Evidence for involvement of an anation-based pathway

Chemical Science

Volumn 4, Issue 4, 2013, Pages 1578-1587

  King, Amanda E ^a   Surendranath, Yogesh ^a   Piro, Nicholas A ^a,b   Bigi, Julian P ^a,b   Long, Jeffrey R ^a,b   Chang, Christopher J ^a,b  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACETIC ACID; ACETONITRILE; CATALYSIS; COBALT; CYCLIC VOLTAMMETRY; HYDROGEN; HYDROGEN BONDS; PH; PROTONS; REDUCTION; SPECTROSCOPIC ANALYSIS;

ANATION; CATALYTIC SYSTEM; COBALT COMPLEXES; DIFFUSION LIMITED; ELECTROCHEMICAL MEASUREMENTS; KINETICS STUDIES; MECHANISTIC STUDIES; MOLECULAR PLATFORM; ORGANIC MEDIA; PROTON DONORS; PROTON REDUCTION; RATE DETERMINING STEP; REDUCTION OF PROTONS; SPECTROSCOPIC STUDIES; WIDE PH RANGE;

COBALT COMPOUNDS;

EID: 84874612003     PISSN: 20416520     EISSN: 20416539     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3sc22239j     Document Type: Article

References (83)

1. N. S. Lewis, D. G. Nocera, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 2006, 103, 15729-15735
2. M. Frey, ChemBioChem, 2002, 3, 153-160
3. D. J. Evans, C. J. Pickett, Chem. Soc. Rev, 2003, 32, 268-275
4. F. A. Armstrong, Curr. Opin. Chem. Biol, 2004, 8, 133-140
5. J. A. Turner, Science, 2004, 305, 972-974
6. M. G. Walter, E. L. Warren, J. R. McKone, S. W. Boettcher, Q. Mi, E. A. Santori, N. S. Lewis, Chem. Rev, 2010, 110, 6446-6473
7. D. G. Nocera, Acc. Chem. Res, 2012, 45, 767-776
8. C. Herrero, A. Quaranta, W. Leibl, A. W. Rutherford, A. Aukauloo, Energy Environ. Sci, 2011, 4, 2353-2365
9. W. E. Piers, Organometallics, 2011, 30, 13-16
10. P. Du, R. Eisenberg, Energy Environ. Sci, 2012, 5, 6012-6021
11. B. E. Barton, M. T. Olsen, T. B. Rauchfuss, Curr. Opin. Biotechnol, 2010, 21, 292-297
12. P. D. Tran, V. Artero, M. Fontecave, Energy Environ. Sci, 2010, 3, 727-747
13. S. Canaguier, V. Artero, M. Fontecave, Dalton Trans, 2008, 37, 315-325
14. F. Gloaguen, T. B. Rauchfuss, Chem. Soc. Rev, 2009, 38, 100-108
15. S. Ogo, Chem. Commun, 2009, 45, 3317-3325
16. M. Wang, L. Chen, X. Li, L. Sun, Dalton Trans, 2011, 40, 12793-12800
17. F. Gloaguen, J. D. Lawrence, T. B. Rauchfuss, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9476-9477
18. X. Zhao, I. P. Georgakaki, M. L. Miller, J. C. Yarbrough, M. Y. Darensbourg, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9710-9711
19. F. Gloaguen, J. D. Lawrence, M. Schmidt, S. R. Scott, T. B. Rauchfuss, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12518-12527
20. M. Y. Darensbourg, E. J. Lyon, X. Zhao, I. P. Georgakaki, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 2003, 100, 3683-3688
21. R. Mejia-Rodriguez, D. Chong, J. H. Reibenspies, M. P. Soriaga, M. Y. Darensbourg, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12004-12014
22. G. A. N. Felton, A. K. Vannucci, 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
23. J. Chen, A. K. Vannucci, C. A. Mebi, N. Okumura, S. C. Borowski, M. Swenson, L. T. Lockett, D. H. Evans, R. S. Glass, D. L. Lichtenberger, Organometallics, 2010, 29, 5330-5340
24. D. Chen, R. Scopelliti, X. L. Hu, Angew. Chem. Int. Ed, 2012, 51, 1919-1921
25. J. O. M. Bockris, B. E. Conway, Trans. Faraday Soc, 1949, 45, 989-999
26. H. Ezaki, M. Morinaga, S. Watanabe, Electrochim. Acta, 1993, 38, 557-564
27. B. C. H. Steele, A. Heinzel, Nature, 2001, 414, 345-352
28. M. K. Debe, Nature, 2012, 486, 43-51
29. V. Artero, M. Chavarot-Kerlidou, M. Fontecave, Angew. Chem. Int. Ed, 2011, 50, 7238-7266
30. M. Wang, L. Chen, L. Sun, Energy Environ. Sci, 2012, 5, 6763-6778
31. B. J. Fisher, R. Eisenberg, J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7361-7363
32. J. P. Collin, A. Jouaiti, J. P. Sauvage, Inorg. Chem. 1988, 27, 1986-1990
33. A. M. Appel, D. L. DuBois, M. Rakowski DuBois, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12717-12726
34. D. H. Pool, D. L. DuBois, J. Organomet. Chem. 2009, 694, 2858-2865
35. M. L. Helm, M. P. Stewart, R. M. Bullock, M. R. DuBois, D. L. DuBois, Science, 2011, 333, 863-866
36. D. H. Pool, M. P. Stewart, M. O’Hagan, W. J. Shaw, J. A. S. Roberts, R. M. Bullock, D. L. DuBois, Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A, 2012, 109, 15634-15639
37. S. E. Smith, J. Y. Yang, D. L. DuBois, R. M. Bullock, Angew. Chem. Int. Ed, 2012, 51, 3152-3155
38. X. L. Hu, B. M. Cossairt, B. S. Brunschwig, N. S. Lewis, J. C. Peters, Chem. Commun, 2005, 37, 4723-4725
39. G. M. Jacobsen, J. Y. Yang, B. Twamley, A. D. Wilson, R. M. Bullock, M. R. DuBois, D. L. DuBois, Energy Environ. Sci, 2008, 1, 167-174
40. L. A. Berben, J. C. Peters, Chem. Commun, 2010, 46, 398-400
41. E. S. Wiedner, J. Y. Yang, W. G. Dougherty, W. S. Kassel, R. M. Bullock, M. R. DuBois, D. L. DuBois, Organometallics, 2010, 29, 5390-5401
42. W. R. McNamara, Z. Han, P. J. Alperin, W. W. Brennessel, P. L. Holland, R. Eisenberg, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15368-15371
43. W. R. McNamara, Z. Han, C.-J. Yin, W. W. Brennessel, P. L. Holland, R. Eisenberg, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 2012, 109, 15594-15599
44. W. M. Singh, T. Baine, S. Kudo, S. Tian, X. A. N. Ma, H. Zhou, N. J. DeYonker, T. C. Pham, J. C. Bollinger, D. L. Baker, B. Yan, C. E. Webster, X. Zhao, Angew. Chem. Int. Ed, 2012, 51, 5941-5944
45. J. L. Inglis, B. J. MacLean, M. T. Pryce, J. G. Vos, Coord. Chem. Rev, 2012, 256, 2571-2600
46. A. Le Goff, V. Artero, B. Jousselme, P. D. Tran, N. Guillet, R. Metaye, A. Fihri, S. Palacin, M. Fontecave, Science, 2009, 326, 1384-1387
47. E. S Andreiadis, P.-A. Jacques, P. D. Tran, A. Leyris, M. Chavarot-Kerlidou, B. Jousselme, M. Matheron, J. Pecaut, S. Palacin, M. Fontecave, V. Artero, Nat. Chem. 2012, 5, 48-53
48. M. Guttentag, A. Rodenberg, C. Bachmann, A. Senn, P. Hamm, R. Alberto, Dalton Trans, 2013, 42, 334-337
49. H.-Y. Wang, W.-G. Wang, G. Si, F. Wang, C.-H. Tung, L.-Z. Wu, Langmuir, 2010, 26, 9766-9771
50. U. J. Kilgore, J. A. S. Roberts, D. H. Pool, A. M. Appel, M. P. Stewart, M. R. DuBois, W. G. Dougherty, W. S. Kassel, R. M. Bullock, D. L. DuBois, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5861-5872
51. C. C. L. McCrory, C. Uyeda, J. C. Peters, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3164-3170
52. F. Quentel, G. Passard, F. Gloaguen, Energy Environ. Sci, 2012, 5, 7757-7761
53. V. S. Thoi, Y. Sun, J. R. Long, C. J. Chang, Chem. Soc. Rev, 2013doi: 10.1039/c2cs35272a
54. H. I. Karunadasa, C. J. Chang, J. R. Long, Nature, 2010, 464, 1329-1333
55. V. S. Thoi, H. I. Karunadasa, Y. Surendranath, J. R. Long, C. J. Chang, Energy Environ. Sci, 2012, 5, 7762-7770
56. H. I. Karunadasa, E. Montalvo, Y. Sun, M. Majda, J. R. Long, C. J. Chang, Science, 2012, 335, 698-702
57. J. P. Bigi, T. E. Hanna, W. H. Harman, A. Chang, C. J. Chang, Chem. Commun, 2010, 46, 958-960
58. Y. Sun, J. P. Bigi, N. A. Piro, M. L. Tang, J. R. Long, C. J. Chang, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9212-9215
59. Y. Sun, J. Sun, J. R. Long, P. Yang, C. J. Chang, Chem. Sci, 2013, 4, 118-124
60. V. Houlding, T. Geiger, U. Kölle, M. Grätzel, J. Chem. Soc. Chem. Commun, 1982, 681-683
61. R. M. Kellett, T. G. Spiro, Inorg. Chem. 1985, 24, 2373-2377
62. U. Koelle, S. Paul, Inorg. Chem. 1986, 25, 2689-2694
63. R. Abdel-Hamid, H. M. El-Sagher, A. M. Abdel-Mawgoud, A. Nafady, Polyhedron, 1998, 17, 4535-4541
64. P. V. Bernhardt, L. A. Jones, Inorg. Chem. 1999, 38, 5086-5090
65. J. Shearer, I. Y. Kung, S. Lovell, W. Kaminsky, J. A. Kovacs, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 463-468
66. X. Hu, B. S. Brunschwig, J. C. Peters, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8988-8998
67. D. H. Pool, D. L. DuBois, J. Organomet. Chem. 2009, 694, 2858-2865
68. U. J. Kilgore, J. A. S. Roberts, D. H. Pool, A. M. Appel, M. P. Stewart, M. R. DuBois, W. G. Dougherty, W. S. Kassel, R. M. Bullock, D. L. DuBois, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5861-5872
69. B. D. Stubbert, J. C. Peters, H. B. Gray, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18070-18073
70. O. Pantani, S. Naskar, R. Guillot, P. Millet, E. Anxolabéhére-Mallart, A. Aukauloo, Angew. Chem. Int. Ed, 2008, 120, 9948
71. Y. Z. Voloshin, A. V. Dolganov, O. A. Varzatskii, Y. N. Bubnov, Chem. Commun, 2011, 47, 7737
72. E. Anxolabéhére-Mallart, C. Costentin, M. Fournier, S. Nowak, M. Robert, J.-M. Savéant, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6104-6107
73. G. A. N. Felton, R. S. Glass, D. L. Lichtenberger, D. H. Evans, Inorg. Chem. 2006, 45, 9181-9184
74. J. L. Dempsey, B. S. Brunschwig, J. R. Winkler, H. B. Gray, Acc. Chem. Res, 2009, 42, 1995-2004
75. P. Connolly, J. H. Espenson, Inorg. Chem. 1986, 25, 2684-2688
76. C. Baffert, V. Artero, M. Fontecave, Inorg. Chem. 2007, 46, 1817-1824
77. J. L. Dempsey, J. R. Winkler, H. B. Gray, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16774-16776
78. J. L. Dempsey, J. R. Winkler, H. B. Gray, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1060-1065
79. C. H. Lee, D. K. Dogutan, D. G. Nocera, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8775-8777
80. S. C. Marinescu, J. R. Winkler, H. B. Gray, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 2012, 109, 15127-15131
81. J. T. Muckerman, E. Fujita, Chem. Commun, 2011, 47, 12456-12458
82. B. H. Solis, S. Hammes-Schiffer, Inorg. Chem. 2011, 50, 11252-11262
83. B. H. Solis, S. Hammes-Schiffer, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19036-19039