A highly oxidizing and isolable oxoruthenium(V) complex [Ru V(N4O)(O)]2+: Electronic structure, redox properties, and oxidation reactions investigated by DFT calculations

Chemistry - An Asian Journal

Volumn 8, Issue 9, 2013, Pages 2046-2056

  Guan, Xiangguo ^a   Chan, Sharon Lai Fung ^b   Che, Chi Ming ^a  

^a UNIVERSITY OF HONG KONG   (Hong Kong)

^b HONG KONG POLYTECHNIC UNIVERSITY   (Hong Kong)

Author keywords

density functional calculations; hydrochloric acid; oxidation; oxo complexes; ruthenium

Indexed keywords

HYDROGEN-ATOM TRANSFER; INORGANIC SUBSTRATES; INTERMOLECULAR COUPLING; NUCLEOPHILIC ATTACK; OXIDATION CHEMISTRY; OXIDATION OF CYCLOHEXANE; OXIDATION REACTIONS; OXO COMPLEXES;

ATOMS; CHEMICAL BONDS; CYCLOHEXANE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONIC STRUCTURE; ENERGY BARRIERS; FREE ENERGY; HYDROCHLORIC ACID; METHANE; MOLECULES; OXIDATION; REDOX REACTIONS; RUTHENIUM COMPOUNDS;

RUTHENIUM;

EID: 84883228347     PISSN: 18614728     EISSN: 1861471X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/asia.201300458     Document Type: Article

References (105)

1. C.-M. Che, V. W.-W. Yam, T. C. W. Mak, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 2284-2291.
2. C.-M. Che, V. W.-W. Yam, Adv. Inorg. Chem. 1992, 39, 233-325
3. W. K. Seok, T. J. Meyer, J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 7358-7367
4. C.-M. Che, C. Ho, T.-C. Lau, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1991, 1259-1263
5. L. K. Stultz, R. A. Binstead, M. S. Reynolds, T. J. Meyer, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2520-2532
6. P. K. Dutta, S. K. Das, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4311-4312
7. L. K. Stultz, M. H. V. Huynh, R. A. Binstead, M. Curry, T. J. Meyer, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5984-5996
8. J. R. Bryant, J. M. Mayer, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10351-10361
9. W. K. Seok, T. J. Meyer, Inorg. Chem. 2005, 44, 3931-3941
10. T. Kojima, K. Nakayama, K. Ikemura, T. Ogura, S. Fukuzumi, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11692-11700.
11. T. J. Meyer, Acc. Chem. Res. 1989, 22, 163-170
12. W. Rüttinger, G. C. Dismukes, Chem. Rev. 1997, 97, 1-24
13. J. K. Hurst, Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 313-328
14. I. Romero, M. Rodríguez, C. Sens, J. Mola, M. R. Kollipara, L. Francàs, E. Mas-Marza, L. Escriche, A. Llobet, Inorg. Chem. 2008, 47, 1824-1834
15. C. W. Cady, R. H. Crabtree, G. W. Brudvig, Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 444-455
16. J. J. Concepcion, J. W. Jurss, M. K. Brennaman, P. G. Hoertz, A. O. T. Patrocinio, N. Y. M. Iha, J. L. Templeton, T. J. Meyer, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1954-1965
17. X. Liu, F. Wang, Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 1115-1136
18. H. J. Lv, Y. V. Geletii, C. C. Zhao, J. W. Vickers, G. B. Zhu, Z. Luo, J. Song, T. Q. Lian, D. G. Musaev, C. L. Hill, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 7572-7589.
19. K. Vijayasri, J. Rajaram, J. C. Kuriacose, J. Mol. Catal. 1987, 39, 203-217
20. M. M. T. Khan, D. Chatterjee, S. A. Samad, R. R. Merchant, J. Mol. Catal. 1990, 61, 55-60
21. M. M. T. Khan, D. Chatterjee, R. R. Merchant, P. Paul, S. H. R. Abdi, D. Srinivas, M. R. H. Siddiqui, M. A. Moiz, M. M. Bhadbhade, K. Venkatasubramanian, Inorg. Chem. 1992, 31, 2711-2718
22. D. Chatterjee, A. Mitra, S. Mukherjee, Polyhedron 1999, 18, 2659-2663
23. H. Yamada, J. K. Hurst, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5303-5311
24. D. Chatterjee, A. Mitra, S. Mukherjee, J. Mol. Catal. A 2001, 165, 295-298
25. D. Chatterjee, S. Basak, A. Mitra, A. Sengupta, J. Le Bras, J. Muzart, Catal. Commun. 2005, 6, 459-461
26. M. Murakami, D. Hong, T. Suenobu, S. Yamaguchi, T. Ogura, S. Fukuzumi, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11605-11613
27. D. Moonshiram, J. W. Jurss, J. J. Concepcion, T. Zakharova, I. Alperovich, T. J. Meyer, Y. Pushkar, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4625-4636
28. L. Vigara, M. Z. Ertem, N. Planas, F. Bozoglian, N. Leidel, H. Dau, M. Haumann, L. Gagliardi, C. J. Cramer, A. Llobet, Chem. Sci. 2012, 3, 2576-2586.
29. A. C. Dengel, W. P. Griffith, C. A. Omahoney, D. J. Williams, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1989, 1720-1721
30. A. C. Dengel, W. P. Griffith, Inorg. Chem. 1991, 30, 869-871.
31. A. D. Becke, Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100
32. C. T. Lee, W. T. Yang, R. G. Parr, Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
33. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
34. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
35. J. P. Perdew, K. Burke, Y. Wang, Phys. Rev. B 1996, 54, 16533-16539
36. Y. Zhao, D. G. Truhlar, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 157-167.
37. L. E. Roy, E. Jakubikova, M. G. Guthrie, E. R. Batista, J. Phys. Chem. A 2009, 113, 6745-6750.
38. S. Romain, F. Bozoglian, X. Sala, A. Llobet, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2768-2769.
39. S. Shaik, H. Chen, D. Janardanan, Nat. Chem. 2011, 3, 19-27.
40. C.-M. Che, T.-F. Lai, K.-Y. Wong, Inorg. Chem. 1987, 26, 2289-2299.
41. H. Over, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 6779-6792
42. J. Pérez-Ramírez, C. Mondelli, T. Schmidt, O. F.-K. Schlüter, A. Wolf, L. Mleczko, T. Dreier, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4786-4799.
43. D. Teschner, G. Novell-Leruth, R. Farra, A. Knop-Gericke, R. Schlögl, L. Szentmiklõsi, M. G. Hevia, H. Soerijanto, R. Schomäcker, J. Pérez-Ramírez, N. Lõpez, Nat. Chem. 2012, 4, 739-745
44. D. Crihan, M. Knapp, S. Zweidinger, E. Lundgren, C. J. Weststrate, J. N. Andersen, A. P. Seitsonen, H. Over, Angew. Chem. 2008, 120, 2161-2164
45. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 2131-2134.
46. N. Jin, J. L. Bourassa, S. C. Tizio, J. T. Groves, Angew. Chem. 2000, 112, 4007-4009
47. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3849-3851.
48. Z. Cong, T. Kurahashi, H. Fujii, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4469-4472
49. Z. Cong, T. Kurahashi, H. Fujii, Angew. Chem. 2011, 123, 10109-10113
50. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 9935-9939.
51. W. W. Y. Lam, W.-L. Man, Y.-N. Wang, T.-C. Lau, Inorg. Chem. 2008, 47, 6771-6778.
52. M. Eigen, K. Kustin, J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 1355-1361.
53. S. Shaik, S. Cohen, Y. Wang, H. Chen, D. Kumar, W. Thiel, Chem. Rev. 2010, 110, 949-1017
54. D. Balcells, E. Clot, O. Eisenstein, Chem. Rev. 2010, 110, 749-823
55. S. Shaik, D. Kumar, S. P. de Visser, A. Altun, W. Thiel, Chem. Rev. 2005, 105, 2279-2328.
56. P. K. Sharma, S. P. de Visser, F. Ogliaro, S. Shaik, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2291-2300
57. Y. Wang, K. Han, J. Biol. Inorg. Chem. 2010, 15, 351-359.
58. C.-M. Che, K.-Y. Wong, T. C. W. Mak, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1985, 546-548.
59. E. Wigner, J. Chem. Phys. 1937, 5, 720-725.
60. Y. R. Luo, Comprehensive Handbook of Chemical Bond Energies, CRC press, Boca Raton, FL, 2007.
61. S. W. Gersten, G. J. Samuels, T. J. Meyer, J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4029-4030.
62. F. Puntoriero, A. Sartorel, M. Orlandi, G. La Ganga, S. Serroni, M. Bonchio, F. Scandola, S. Campagna, Coord. Chem. Rev. 2011, 255, 2594-2601
63. T. J. Meyer, Nature 2008, 451, 778-779.
64. R. A. Binstead, C. W. Chronister, J. Ni, C. M. Hartshorn, T. J. Meyer, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8464-8473
65. A. Kimoto, K. Yamauchi, M. Yoshida, S. Masaoka, K. Sakai, Chem. Commun. 2012, 48, 239-241.
66. X. F. Yang, M. H. Baik, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16231-16240.
67. J. Nyhlén, L. L. Duan, B. Akermark, L. C. Sun, T. Privalov, Angew. Chem. 2010, 122, 1817-1821
68. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 1773-1777
69. M. G. Scheibel, B. Askevold, F. W. Heinemann, E. J. Reijerse, B. de Bruin, S. Schneider, Nat. Chem. 2012, 4, 552-558.
70. H. Yamada, W. F. Siems, T. Koike, J. K. Hurst, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9786-9795.
71. S. Maji, L. Vigara, F. Cottone, F. Bozoglian, J. Benet-Buchholz, A. Llobet, Angew. Chem. 2012, 124, 6069-6072
72. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5967-5970
73. A. Sartorel, P. Miro, E. Salvadori, S. Romain, M. Carraro, G. Scorrano, M. Di Valentin, A. Llobet, C. Bo, M. Bonchio, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16051-16053
74. S. Romain, L. Vigara, A. Llobet, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1944-1953
75. F. Bozoglian, S. Romain, M. Z. Ertem, T. K. Todorova, C. Sens, J. Mola, M. Rodriguez, I. Romero, J. Benet-Buchholz, X. Fontrodona, C. J. Cramer, L. Gagliardi, A. Llobet, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15176-15187.
76. Z. F. Chen, J. J. Concepcion, X. Q. Hu, W. T. Yang, P. G. Hoertz, T. J. Meyer, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 7225-7229.
77. X. Sala, M. Z. Ertem, L. Vigara, T. K. Todorova, W. Z. Chen, R. C. Rocha, F. Aquilante, C. J. Cramer, L. Gagliardi, A. Llobet, Angew. Chem. 2010, 122, 7911-7913
78. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 7745-7747.
79. M. Z. Ertem, L. Gagliardi, C. J. Cramer, Chem. Sci. 2012, 3, 1293-1299.
80. L. Helm, G. M. Nicolle, A. E. Merbach, Adv. Inorg. Chem. 2005, 57, 327-379.
81. F. Marchetti, C. Pettinari, R. Pettinari, A. Cerquetella, L. M. D. R. S. Martins, M. F. C. G. da Silva, T. F. S. Silva, A. J. L. Pombeiro, Organometallics 2011, 30, 6180-6188
82. R. Le Lagadec, L. Alexandrova, H. Estevez, M. Pfeffer, V. Laurinavius, J. Razumiene, A. D. Ryabov, Eur. J. Inorg. Chem. 2006, 2735-2738
83. V. Balzani, G. Bergamini, S. Campagna, F. Puntoriero, Top. Curr. Chem. 2007, 280, 1-36.
84. A. Dovletoglou, S. A. Adeyemi, T. J. Meyer, Inorg. Chem. 1996, 35, 4120-4127
85. A. R. Guadalupe, X. H. Chen, B. P. Sullivan, T. J. Meyer, Inorg. Chem. 1993, 32, 5502-5512
86. S. A. Adeyemi, A. Dovletoglou, A. R. Guadalupe, T. J. Meyer, Inorg. Chem. 1992, 31, 1375-1383.
87. T. Wada, H. Ohtsu, K. Tanaka, Chem. Eur. J. 2012, 18, 2374-2381.
88. J. Hohenberger, K. Ray, K. Meyer, Nat. Commun. 2012, 3, 720
89. W. Nam, Acc. Chem. Res. 2007, 40, 522-531
90. L. Que, Jr., Acc. Chem. Res. 2007, 40, 493-500
91. X. Shan, L. Que, Jr., J. Inorg. Biochem. 2006, 100, 421-433
92. M. Costas, M. P. Mehn, M. P. Jensen, L. Que, Jr., Chem. Rev. 2004, 104, 939-986.
93. F. T. de Oliveira, A. Chanda, D. Banerjee, X. Shan, S. Mondal, L. Que, Jr., E. L. Bominaar, E. Münck, T. J. Collins, Science 2007, 315, 835-838.
94. Gaussian 09, Revision C.01, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2011.
95. R. Krishnan, J. S. Binkley, R. Seeger, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 1980, 72, 650-654.
96. M. Dolg, H. Stoll, H. Preuss, R. M. Pitzer, J. Phys. Chem. 1993, 97, 5852-5859.
97. A. A. Isse, A. Gennaro, J. Phys. Chem. B 2010, 114, 7894-7899.
98. W. R. Fawcett, Langmuir 2008, 24, 9868-9875.
99. J. Tomasi, M. Persico, Chem. Rev. 1994, 94, 2027-2094
100. O. Tapia, J. Math. Chem. 1992, 10, 139-181.
101. A. K. Rappé, C. J. Casewit, K. S. Colwell, W. A. Goddard, III., W. M. Skiff, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10024-10035.
102. C. Gonzalez, H. B. Schlegel, J. Phys. Chem. 1990, 94, 5523-5527
103. C. Gonzalez, H. B. Schlegel, J. Chem. Phys. 1989, 90, 2154-2161.
104. J. N. Harvey, M. Aschi, Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 5555-5563
105. J. N. Harvey, M. Aschi, H. Schwarz, W. Koch, Theor. Chem. Acc. 1998, 99, 95-99.