High-valent chromium-oxo complex acting as an efficient catalyst precursor for selective two-electron reduction of dioxygen by a ferrocene derivative

Inorganic Chemistry

Volumn 53, Issue 14, 2014, Pages 7780-7788

  Liu, Shuo ^a   Mase, Kentaro ^b   Bougher, Curt ^a   Hicks, Scott D ^a   Abu Omar, Mahdi M ^a   Fukuzumi, Shunichi ^b  

^a PURDUE UNIVERSITY   (United States)

^b OSAKA UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHROMIUM; FERROCENE; FERROUS ION; OXYGEN;

CATALYSIS; CHEMISTRY; ELECTRON; ELECTRON SPIN RESONANCE; OXIDATION REDUCTION REACTION; ULTRAVIOLET SPECTROPHOTOMETRY;

CATALYSIS; CHROMIUM; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; ELECTRONS; FERROUS COMPOUNDS; OXIDATION-REDUCTION; OXYGEN; SPECTROPHOTOMETRY, ULTRAVIOLET;

EID: 84904646949     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic5013457     Document Type: Article

References (102)

1. Pereira, M. M.; Santana, M.; Teixeira, M. Biochim. Biophys. Acta 2001, 1505, 185
2. Winter, M.; Brodd, R. J. Chem. Rev. 2004, 104, 4245
3. Ferguson-Miller, S.; Babcock, G. T. Chem. Rev. 1996, 96, 2889
4. Hosler, J. P.; Ferguson-Miller, S.; Mills, D. A. Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 165
5. Kaila, V. R. I.; Verkhovsky, M. I.; Wikström, M. Chem. Rev. 2010, 110, 7062
6. Von Ballmoos, C.; Lachmann, P.; Gennis, R. B.; Ädelroth, P.; Brzezinski, P. Biochemistry 2012, 51, 4507
7. Belevich, I.; Verkhovsky, M. I. Antioxid. Redox Signaling 2008, 10, 1
8. Solomon, E. I.; Ginsbach, J. W.; Heppner, D. E.; Kieber-Emmons, M. T.; Kjaergaard, C. H.; Smeets, P. J.; Tian, L.; Woertink, J. S. Faraday Discuss. 2011, 148, 11
9. Solomon, E. I.; Sundaram, U. M.; Machonkin, T. E. Chem. Rev. 1996, 96, 2563
10. Farver, O.; Pecht, I. In Multi-Copper Oxidases; Messerschmidt, A., Ed.; World Scientific: Singapore, 1997.
11. Djoko, K. Y.; Chong, L. X.; Wedd, A. G.; Xiao, Z. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2005
12. Kosman, D. J. J. Biol. Inorg. Chem. 2010, 15, 15
13. Farver, O.; Tepper, A. W. J. W.; Wherland, S.; Canters, G. W.; Pecht, I. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18226
14. Farver, O.; Pecht, I. In Multi-Copper Oxidases; Messerschmidt, A., Ed.; World Scientific: Singapore, 1997.
15. Riva, S. Trends Biotechnol. 2006, 24, 219
16. Ward, A. L.; Elbaz, L.; Kerr, J. B.; Arnold, J. Inorg. Chem. 2012, 51, 4694
17. Vielstich, W.; Lamm, A.; Gasteiger, H. A., Eds.; Handbook of Fuel Cells: Fundamentals, Technology, and Applications; Wiley: Chichester, U.K., 2003.
18. Zagal, J. H.; Griveau, S.; Silva, J. F.; Nyokong, T.; Bedioui, F. Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 2755
19. Li, Z. P.; Liu, B. H. J. Appl. Electrochem. 2010, 40, 475
20. Zagal, J. H.; Gulppi, M.; Isaacs, M.; Cárdenas-Jirón, G.; Aguirre, M. J. Electrochim. Acta 1998, 44, 1349
21. Li, W.; Yu, A.; Higgins, D. C.; Llanos, B. G.; Chen, Z. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 17056
22. Gewirth, A. A.; Thorum, M. S. Inorg. Chem. 2010, 49, 3557
23. Stambouli, A. B.; Traversa, E. Renewable Sustainable Energy Rev. 2002, 6, 295
24. Marković, N. M.; Schmidt, T. J.; Stamenković, V.; Ross, P. N. Fuel Cells 2001, 1, 105
25. Steele, B. C. H.; Heinzel, A. Nature 2001, 414, 345
26. Yamazaki, S.; Siroma, Z.; Senoh, H.; Ioroi, T.; Fujiwara, N.; Yasuda, K. J. Power Sources 2008, 178, 20
27. Disselkamp, R. S. Energy Fuels 2008, 22, 2771
28. Disselkamp, R. S. Int. J. Hydrogen Energy 2010, 35, 1049
29. Fukuzumi, S.; Yamada, Y.; Karlin, K. D. Electrochim. Acta 2012, 82, 493
30. Yamada, Y.; Yoneda, M.; Fukuzumi, S. Inorg. Chem. 2014, 53, 1272
31. Yamada, Y.; Yoneda, M.; Fukuzumi, S. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 11733
32. Yamada, Y.; Yoshida, S.; Honda, T.; Fukuzumi, S. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2822
33. Yamada, Y.; Fukunishi, Y.; Yamazaki, S.; Fukuzumi, S. Chem. Commun. 2010, 46, 7334
34. Zhang, J.; Anson, F. C. J. Electroanal. Chem. 1993, 348, 81
35. Lei, Y.; Anson, F. C. Inorg. Chem. 1994, 33, 5003
36. Weng, Y. C.; Fan, F.-R. F.; Bard, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17576
37. Thorum, M. S.; Yadav, J.; Gewirth, A. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 165
38. McCrory, C. C. L.; Devadoss, A.; Ottenwaelder, X.; Lowe, R. D.; Stack, T. D. P.; Chidsey, C. E. D. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3696
39. Thorseth, M. A.; Tornow, C. E.; Tse, E. C. M.; Gewirth, A. A. Coord. Chem. Rev. 2013, 257, 130
40. Thorseth, M. A.; Letko, C. S.; Rauchfuss, T. B.; Gewirth, A. A. Inorg. Chem. 2011, 50, 6158
41. Fukuzumi, S. Chem. Lett. 2008, 37, 808
42. Jr, R. M.; Dogutan, D. K.; Teets, T. S.; Suntivich, J.; Shao-Horn, Y.; Nocera, D. G. Chem. Sci. 2010, 1, 411
43. Dogutan, D. K.; Stoian, S. A.; McGuire, R., Jr.; Schwalbe, M.; Teets, T. S.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 131
44. Teets, T. S.; Cook, T. R.; McCarthy, B. D.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8114
45. Anson, F. C.; Shi, C.; Steiger, B. Acc. Chem. Res. 1997, 30, 437
46. Shi, C.; Steiger, B.; Yuasa, M.; Anson, F. C. Inorg. Chem. 1997, 36, 4294
47. Shi, C. N.; Anson, F. C. Inorg. Chem. 1998, 37, 1037
48. Liu, Z.; Anson, F. C. Inorg. Chem. 2000, 39, 274
49. Schechter, A.; Stanevsky, M.; Mahammed, A.; Gross, Z. Inorg. Chem. 2012, 51, 22
50. Masa, J.; Ozoemena, K.; Schuhmann, W.; Zagal, J. H. J. Porphyrins Phthalocyanines 2012, 16, 761
51. Olaya, A. J.; Schaming, D.; Brevet, P.-F.; Nagatani, H.; Zimmermann, T.; Vanicek, J.; Xu, H.-J.; Gros, C. P.; Barbe, J.-M.; Girault, H. H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 134, 498
52. Peljo, P.; Murtomäki, L.; Kallio, T.; Xu, H.-J.; Meyer, M.; Gros, C. P.; Barbe, J.-M.; Girault, H. H.; Laasonen, K.; Kontturi, K. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5974
53. Su, B.; Hatay, I.; Trojanek, A.; Samec, Z.; Khoury, T.; Gros, C. P.; Barbe, J.-M.; Daina, A.; Carrupt, P.-A.; Girault, H. H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2655
54. Decréau, R. A.; Collman, J. P.; Hosseini, A. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1291
55. Collman, J. P.; Boulatov, R.; Sunderland, C. J.; Fu, L. Chem. Rev. 2004, 104, 561
56. Rosenthal, J.; Nocera, D. G. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 543
57. Schwalbe, M.; Dogutan, D. K.; Stoian, S. A.; Teets, T. S.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2011, 50, 1368
58. Chang, C. J.; Chng, L. L.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1866
59. Halime, Z.; Kotani, H.; Li, Y.; Fukuzumi, S.; Karlin, K. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 13990
60. Chufan, E. E.; Puiu, S. C.; Karlin, K. D. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 563
61. Kim, E.; Chufan, E. E.; Kamaraj, K.; Karlin, K. D. Chem. Rev. 2004, 104, 1077
62. Carver, C. T.; Matson, B. D.; Mayer, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5444
63. Matson, B. D.; Carver, C. T.; Von Ruden, A.; Yang, J. Y.; Raugei, S.; Mayer, J. M. Chem. Commun. 2012, 48, 11100
64. Warren, J. J.; Tronic, T. A.; Mayer, J. M. Chem. Rev. 2010, 110, 6961
65. Kakuda, S.; Peterson, R. L.; Ohkubo, K.; Karlin, K. D.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6513
66. Das, D.; Lee, Y.-M.; Ohkubo, K.; Nam, W.; Karlin, K. D.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2825
67. Das, D.; Lee, Y.-M.; Ohkubo, K.; Nam, W.; Karlin, K. D.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4018
68. Fukuzumi, S.; Karlin, K. D. Coord. Chem. Rev. 2013, 257, 187
69. Tahsini, L.; Kotani, H.; Lee, Y.-M.; Cho, J.; Nam, W.; Karlin, K. D.; Fukuzumi, S. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 1084
70. Fukuzumi, S.; Kotani, H.; Lucas, H. R.; Doi, K.; Suenobu, T.; Peterson, R. L.; Karlin, K. D. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6874
71. Fukuzumi, S.; Mandal, S.; Mase, K.; Ohkubo, K.; Park, H.; Benet-Buchholz, J.; Nam, W.; Llobet, A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9906
72. Wada, T.; Maki, H.; Imamoto, T.; Yuki, H.; Miyazato, Y. Chem. Commun. 2013, 49, 4394
73. Kadish, K. M.; Fremond, L.; Shen, J.; Chen, P.; Ohkubo, K.; Fukuzumi, S.; El Ojaimi, M.; Gros, C. P.; Barbe, J. M.; Gullard, R. Inorg. Chem. 2009, 48, 2571
74. Chen, P.; Lau, H.; Habermeyer, B.; Gros, C. P.; Barbe, J. M.; Kadish, K. M. J. Porphyrins Phthalocyanines 2011, 15, 467
75. Kadish, K. M.; Fremond, L.; Ou, Z.; Shao, J.; Shi, C.; Anson, F. C.; Burdet, F.; Gros, C. P.; Barbe, J.-M.; Guilard, R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5625
76. Chang, C. J.; Deng, Y.; Nocera, D. G.; Shi, C.; Anson, F. C.; Chang, C. K. Chem. Commun. 2000, 1355
77. Chang, C. J.; Loh, Z. H.; Shi, C.; Anson, F. C.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10013
78. Askarizadeh, E.; Yaghoob, S. B.; Boghaei, D. M.; Slawin, A. M.; Love, J. B. Chem. Commun. 2010, 46, 710
79. Volpe, M.; Hartnett, H.; Leeland, J. W.; Wills, K.; Ogunshun, M.; Duncombe, B. J.; Wilson, C.; Blake, A. J.; McMaster, J.; Love, J. B. Inorg. Chem. 2009, 48, 5195
80. Fukuzumi, S.; Mochizuki, S.; Tanaka, T. Inorg. Chem. 1989, 28, 2459
81. Fukuzumi, S.; Mochizuki, S.; Tanaka, T. Inorg. Chem. 1990, 29, 653
82. Fukuzumi, S.; Mochizuki, S.; Tanaka, T. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1989, 391
83. Mase, K.; Ohkubo, K.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2800
84. Honda, T.; Kojima, T.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4196
85. Fukuzumi, S.; Okamoto, K.; Gros, C. P.; Guilard, R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10441
86. Fukuzumi, S.; Okamoto, K.; Tokuda, Y.; Gros, C. P.; Guilard, R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 17059
87. Fukuzumi, S.; Tahsini, L.; Lee, Y.-M.; Ohkubo, K.; Nam, W.; Karlin, K. D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7025
88. OHalloran, K. P.; Zhao, C. C.; Ando, N. S.; Schultz, A. J.; Koetzle, T. F.; Piccoli, P. M. B.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Bobyr, E.; Kirk, M. L.; Knottenbelt, S.; Depperman, E. C.; Stein, B.; Anderson, T. M.; Cao, R.; Geletii, Y. V.; Hardcastle, K. I.; Musaev, D. G.; Neiwert, W. A.; Fang, X. K.; Morokuma, K.; Wu, S. X.; Kogerler, P.; Hill, C. L. Inorg. Chem. 2012, 51, 7025
89. Winkler, J. R.; Gray, H. B. Struct. Bonding (Berlin, Ger.) 2011, 142, 17-28
90. Armarego, W. L. F.; Chai, C. L. L. Purification of Laboratory Chemicals, 7 th ed; Butterworth-Heinemann: Oxford, 2013.
91. Edwards, N. Y.; Eikey, R. A.; Loring, M. I.; Abu-Omar, M. M. Inorg. Chem. 2005, 44, 3700
92. Eikey, R. A.; Abu-Omar, M. M. Coord. Chem. Rev. 2003, 243, 83
93. Meier-Callahan, A. E.; Gray, H. B.; Gross, Z. Inorg. Chem. 2000, 39, 3605
94. Gross, Z.; Golubkov, G.; Simkhovich, L. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 4045
95. Golubkov, G.; Bendix, J.; Gray, H. B.; Mahammed, A.; Goldberg, I.; DiBillio, A. J.; Gross, Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 2132
96. Fukuzumi, S.; Imahori, H.; Yamada, H.; El-Khouly, M. E.; Fujitsuka, M.; Ito, O.; Guldi, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2571
97. Fukuzumi, S.; Ohkubo, K.; Chen, Y.; Pandey, R. K.; Zhan, R.; Shao, J.; Kadish, K. M. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 5105
98. Fukuzumi, S.; Kuroda, S.; Tanaka, T. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3020
99. Mann, C. K.; Barnes, K. K. In Electrochemical Reactions in Nonaqueous Systems; Mercel Dekker: New York, 1970.
100. Meier-Callahan, A. E.; Di Bilio, A. J.; Simkhovich, L.; Mahammed, A.; Goldberg, I.; Gray, H. B.; Gross, Z. Inorg. Chem. 2001, 40, 6788
101. Mahammed, A.; Gray, H. B.; Meier-Callahan, A. E.; Gross, Z. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1162
102. OReilly, M. E.; Del Castillo, T. J.; Falkowski, J. M.; Ramachandran, V.; Pati, M.; Correia, M. C.; Abboud, K. A.; Dalal, N. S.; Richardson, D. E.; Veige, A. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13661