Water oxidation chemistry of a synthetic dinuclear ruthenium complex containing redox-active quinone ligands

Inorganic Chemistry

Volumn 53, Issue 8, 2014, Pages 3973-3984

  Isobe, Hiroshi ^a,b   Tanaka, Koji ^c   Shen, Jian Ren ^a   Yamaguchi, Kizashi ^b  

^a OKAYAMA UNIVERSITY   (Japan)

^b OSAKA UNIVERSITY   (Japan)

^c KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BENZOQUINONE; BENZOQUINONE DERIVATIVE; LIGAND; ORGANOMETALLIC COMPOUND; RUTHENIUM; WATER;

CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; OXIDATION REDUCTION REACTION; QUANTUM THEORY; THERMODYNAMICS;

BENZOQUINONES; LIGANDS; MOLECULAR STRUCTURE; ORGANOMETALLIC COMPOUNDS; OXIDATION-REDUCTION; QUANTUM THEORY; RUTHENIUM; THERMODYNAMICS; WATER;

EID: 84899414064     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic402340d     Document Type: Article

References (77)

1. Lewis, N. S.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 15729-15735
2. Balzani, V.; Credi, A.; Venturi, M. ChemSusChem 2008, 1, 26-58
3. Walter, M. G.; Warren, E. L.; McKone, J. R.; Boettcher, S. W.; Mi, Q.; Santori, E. A.; Lewis, N. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6446-6473
4. Cook, T. R.; Dogutan, D. K.; Reece, S. Y.; Surendranath, Y.; Teets, T. S.; Nocera, D. G. Chem. Rev. 2010, 110, 6474-6502
5. Concepcion, J. J.; House, R. L.; Papanikolas, J. M.; Meyer, T. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 15560-15564
6. Sawyer, D. T. Oxygen Chemistry; Oxford University Press: NewYork, 1991.
7. Rüttinger, W.; Dismukes, G. C. Chem. Rev. 1997, 97, 1-24
8. Yagi, M.; Kaneko, M. Chem. Rev. 2001, 101, 21-35
9. Dau, H.; Limberg, C.; Reier, T.; Risch, M.; Roggan, S.; Strasser, P. ChemCatChem 2010, 2, 724-761
10. Lv, H.; Geletii, Y. V.; Zhao, C.; Vickers, J. W.; Zhu, G.; Luo, Z.; Song, J.; Lian, T.; Musaev, D. G.; Hill, C. L. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 7572-7589
11. Umena, Y.; Kawakami, K.; Shen, J.-R.; Kamiya, N. Nature 2011, 473, 55-60
12. In Photosystem II: The Light Driven Water: Plastoquinone Oxidoreductase; Wydrzynski, T. J.; Satoh, K., Eds.; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2005.
13. McEvoy, J. P.; Brudvig, G. W. Chem. Rev. 2006, 106, 4455-4483
14. Sauer, K.; Yano, J.; Yachandra, V. K. Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 318-335
15. Siegbahn, P. E. M. J. Photochem. Photobiol. B 2011, 104, 94-99
16. Grundmeier, A.; Dau, H. Biochim. Biophys. Acta 2012, 1817, 88-105
17. Cox, N.; Pantazis, D. A.; Neese, F.; Lubitz, W. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1588-1596
18. Sun, L.; Hammarström, L.; Åkermark, B.; Styring, S. Chem. Soc. Rev. 2001, 30, 36-49
19. Deng, Z.; Tseng, H.-W.; Zong, R.; Wang, D.; Thummel, R. Inorg. Chem. 2008, 47, 1835-1848
20. Sala, X.; Romero, I.; Rodríguez, M.; Escriche, L.; Llobet, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 2842-2852
21. Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Brennaman, M. K.; Hoertz, P. G.; Patrocinio, A. O. T.; Murakami Iha, N. Y.; Templeton, J. L.; Meyer, T. J. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1954-1965
22. McDaniel, N. D; Coughlin, F. J.; Tinker, L. L.; Bernhard, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 210-217
23. Hull, J. F.; Balcells, D.; Blakemore, J. D.; Incarvito, C. D.; Eisenstein, O.; Brudvig, G. W.; Crabtree, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8730-8731
24. Naruta, Y.; Sasayama, M.; Sasaki, T. Angew. Chem., Int. Ed. 1994, 33, 1839-1841
25. Limburg, J.; Vrettos, J. S.; Liable-Sands, L. M.; Rheingold, A. L.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Science 1999, 283, 1524-1527
26. Mullins, C. S.; Pecoraro, V. L. Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 416-443
27. Yin, Q.; Tan, J. M.; Besson, C.; Geletii, Y. V.; Musaev, D. G.; Kuznetsov, A. E.; Luo, Z.; Hardcastle, K. I.; Hill, C. L. Science 2010, 328, 342-345
28. Wasylenko, D. J.; Ganesamoorthy, C.; Borau-Garcia, J.; Berlinguette, C. P. Chem. Commun. 2011, 47, 4249-4251
29. Dogutan, D. K.; McGuire, R., Jr.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9178-9180
30. Artero, V.; Chavarot-Kerlidou, M.; Fontecave, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 7238-7266
31. Ellis, W. C.; McDaniel, N. D.; Bernhard, S.; Collins, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10990-10991
32. Fillol, J. L.; Codolà, Z.; Garcia-Bosch, I.; Gómez, L.; Pla, J. J.; Costas, M. Nat. Chem. 2011, 3, 807-813
33. Gersten, S. W.; Samuels, G. J.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4029-4030
34. Gilbert, J. A.; Eggleston, D. S.; Murphy, W. R., Jr.; Geselowitz, D. A.; Gersten, S. W.; Hodgson, D. J.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3855-3864
35. Collins, J. P.; Sauvage, J. P. Inorg. Chem. 1986, 25, 135-141
36. Lai, Y.-K.; Wong, K.-Y. J. Electroanal. Chem. 1995, 380, 193-200
37. Rotzinger, F. P.; Munavalli, S.; Comte, P.; Hurst, J. K.; Gratzel, M.; Pern, F.-J.; Frank, A. J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6619-6626
38. Lebeau, E. L.; Adeyemi, S. A.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 1998, 37, 6476-6484
39. Llobet, A.; Curry, M. E.; Evans, H. T.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 1989, 28, 3131-3137
40. Sens, C.; Romero, I.; Rodríguez, M.; Llobet, A.; Parella, T.; Benet-Buchholz, J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7798-7799
41. Zong, R.; Thummel, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12802-12803
42. Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Templeton, J. L.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16462
43. Tseng, H.-W.; Zong, R.; Muckerman, J. T.; Thummel, R. Inorg. Chem. 2008, 47, 11763-11773
44. Yoshida, M.; Masaoka, S.; Sakai, K. Chem. Lett. 2009, 38, 702-703
45. Hetterscheid, D. G. H.; Reek, J. N. H. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9740-9747
46. Wasylenko, D. J.; Palmer, R. D.; Berlinguette, C. P. Chem. Commun. 2013, 49, 218-227
47. Sartorel, A.; Carraro, M.; Scorrano, G.; De Zorzi, R.; Geremia, S.; McDaniel, N. D.; Bernhard, S.; Bonchio, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5006-5007
48. Geletii, Y. V.; Botar, B.; Kögerler, P.; Hillesheim, D. A.; Musaev, D. G.; Hill, C. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 3896-3899
49. Piccinin, S.; Sartorel, A.; Aquilanti, G.; Goldoni, A.; Bonchio, M.; Fabris, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, 4917-1922
50. Tanaka, K.; Isobe, H.; Yamanaka, S.; Yamaguchi, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 15600-15605
51. Wada, T.; Tsuge, K.; Tanaka, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 1479-1482
52. Wada, T.; Tsuge, K.; Tanaka, K. Inorg. Chem. 2001, 40, 329-337
53. Kobayashi, K.; Ohtsu, H.; Wada, T.; Kato, T.; Tanaka, K. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6729-6739
54. Muckerman, J. T; Polyansky, D. E.; Wada, T.; Tanaka, K.; Fujita, E. Inorg. Chem. 2008, 47, 1787-1802
55. Ghosh, S.; Baik, M.-H. Inorg. Chem. 2011, 50, 5946-5957
56. Ghosh, S.; Baik, M.-H. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 1221-1224
57. 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.; 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, J. A., Jr.; 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, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Revision C.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2010.
58. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100
59. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
60. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
61. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 270-283
62. Hehre, W. J.; Radom, L.; Schleyer, P. v. R.; Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory; Wiley: New York, 1986.
63. Roy, L. E.; Hay, P. J.; Martin, R. L. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1029-1031
64. Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995-2001
65. Cossi, M.; Rega, N.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2003, 24, 669-681
66. Camaioni, D. M.; Schwerdtfeger, C. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 10795-10797
67. Lim, C.; Bashford, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 5610-5620
68. Reiss, H.; Heller, A. J. Phys. Chem. 1985, 89, 4207-4213
69. Huynh, M. H. V.; Meyer, T. J. Chem. Rev. 2007, 107, 5004-5064
70. Warren, J. J.; Tronic, T. A.; Mayer, J. M. Chem. Rev. 2010, 110, 6961-7001
71. Weinberg, D. R.; Gagliardi, C. J.; Hull, J. F.; Murphy, C. F.; Kent, C. A.; Westlake, B. C; Paul, A.; Ess, D. H.; McCafferty, D. G.; Meyer, T. J. Chem. Rev. 2012, 112, 4016-4093
72. Koper, M. T. M. Chem. Sci. 2013, 4, 2710-2723
73. Prabhakar, R.; Siegbahn, P. E. M.; Minaev, B. F.; Ågren, H. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 3742-3750
74. Isobe, H.; Yamanaka, S.; Kuramitsu, S.; Yamaguchi, K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 132-149
75. Yang, X.; Baik, M.-H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13222-13223
76. Tsai, M.-K.; Rochford, J.; Polyansky, D. E.; Wada, T.; Tanaka, K.; Fujita, E.; Muckerman, J. T. Inorg. Chem. 2009, 48, 4372-4383
77. Vass, I.; Styring, S. Biochemistry 1991, 30, 830-839