Probing ligand effects on O-O bond formation of Ru-catalyzed water oxidation: A computational survey

Inorganic Chemistry

Volumn 53, Issue 14, 2014, Pages 7130-7136

  Kang, Runhua ^a   Chen, Kejuan ^a   Yao, Jiannian ^a   Shaik, Sason ^b   Chen, Hui ^a  

^a INSTITUTE OF CHEMISTRY   (China)

^b HEBREW UNIVERSITY OF JERUSALEM   (Israel)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84904653665     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic500008c     Document Type: Article

References (62)

1. Sun, L. C.; Hammarstrom, L.; Åkermark, B.; Styring, S. Chem. Soc. Rev. 2001, 30, 36-49
2. Meyer, T. J. Acc. Chem. Res. 1989, 22, 163-170
3. Rüttinger, W.; Dismukes, G. C. Chem. Rev. 1997, 97, 1-24
4. Bard, A. J.; Fox, M. A. Acc. Chem. Res. 1995, 28, 141-145
5. Yagi, M.; Kaneko, M. Chem. Rev. 2001, 101, 21-35
6. McEvoy, J. P.; Brudvig, G. W. Chem. Rev. 2006, 106, 4455-4483
7. Hetterscheid, D. G. H.; Reek, J. N. H. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9740-9747
8. Umena, Y.; Kawakami, K.; Shen, J.-R.; Kamiya, N. Nature 2011, 473, 55-60
9. Cao, R.; Lai, W. Z.; Du, P. W. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8134-8157
10. Jiang, Y.; Li, F.; Zhang, B. B.; Li, X. N.; Wang, X. H.; Huang, F.; Sun, L. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 3398-3401
11. An, J. X.; Duan, L. L.; Sun, L. C. Faraday Discuss. 2012, 155, 267-275
12. Artero, V.; Chavarot-Kerlidou, M.; Fontecave, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 7238-7266
13. Barnett, S. M.; Goldberg, K. I.; Mayer, J. M. Nat. Chem. 2012, 4, 498-502
14. Ellis, W. C.; McDaniel, N. D.; Bernhard, S.; Collins, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10990-10991
15. Fillol, J. L.; Codolà, Z.; Garcia-Bosch, I.; Gómez, L.; Pla, J. J.; Costas, M. Nat. Chem. 2011, 3, 807-813
16. Chen, G.; Chen, L. J.; Ng, S.-M.; Man, W.-L.; Lau, T.-C. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1789-1791
17. Kanan, M. W.; Nocera, D. G. Science 2008, 321, 1072-1075
18. Shevchenko, D.; Anderlund, M. F.; Thapper, A.; Styring, S. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1284-1287
19. Yin, Q. S.; 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
20. Dismukes, G. C.; Brimblecombe, R.; Felton, G. A. N.; Pryadun, R. S.; Sheats, J. E.; Spiccia, L.; Swiegers, G. F. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1935-1943
21. Dinca, M.; Surendranath, Y.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 2010, 107, 10337-10341
22. Wasylenko, D. J.; Palmer, R. D.; Berlinguette, C. P. Chem. Commun. 2013, 49, 218-227
23. Dau, H.; Limberg, C.; Reier, T.; Risch, M.; Roggan, S.; Strasser, P. ChemCatChem 2010, 2, 724-761
24. Zhang, G. L.; Chen, K. J.; Chen, H.; Yao, J. N.; Shaik, S. Inorg. Chem. 2013, 52, 5088-5096
25. Nyhlén, J.; Duan, L. L.; Åkermark, B.; Sun, L. C.; Privalov, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 1773-1777
26. Tong, L. P.; Duan, L. L.; Xu, Y. H.; Privalov, T.; Sun, L. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 445-449
27. Privalov, T.; Åkermark, B.; Sun, L. C. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 8313-8317
28. Tseng, H.-W.; Zong, R. F.; Muckerman, J. T.; Thummel, R. Inorg. Chem. 2008, 47, 11763-11773
29. Lin, X. S.; Hu, X. Q.; Concepcion, J. J.; Chen, Z. F.; Liu, S. B.; Meyer, T. J.; Yang, W. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 15669-15672
30. Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Norris, M. R.; Chen, Z. F.; Templeton, J. L.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 2010, 49, 1277-1279
31. Concepcion, J. J.; Tsai, M.-K.; Muckerman, J. T.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1545-1557
32. Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Templeton, J. L.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16462-16463
33. Wasylenko, D. J.; Ganesamoorthy, C.; Henderson, M. A.; Koivisto, B. D.; Osthoff, H. D.; Berlinguette, C. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16094-16106
34. Romain, S.; Vigara, L.; Llobet, A. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1944-1953
35. Duan, L. L.; Fischer, A.; Xu, Y. H.; Sun, L. C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10397-10399
36. Bozoglian, F.; Romain, S.; Erten, M. Z.; Todorova, T. K.; Sens, C.; Mola, J.; Rodríguez, M.; Romero, I.; Benet-Buchholz, J.; Fontrodona, X.; Cramer, C. J.; Gagliardi, L.; Llobet, A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15176-15187
37. Vigara, L.; Ertem, M. Z.; Planas, N.; Bozoglian, F.; Leidel, N.; Dau, H.; Haumann, M.; Gagliardi, L.; Cramer, C. J.; Llobet, A. Chem. Sci. 2012, 3, 2576-2586
38. Poater, A. Catal. Commun. 2014, 44, 2-5
39. There is also a viewpoint that O-O bond formation in OEC is via an oxo coupling mechanism; see: Siegbahn, P. E. M. Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2013, 1827, 1003-1019
40. Duan, L. L.; Bozoglian, F.; Mandal, S.; Stewart, B.; Privalov, T.; Llobet, A.; Sun, L. C. Nat. Chem. 2012, 4, 418-423
41. Zhang, G.; Zong, R. F.; Tseng, H.-W.; Thummel, R. P. Inorg. Chem. 2008, 47, 990-998
42. Rossmeisl, J.; Logadottir, A.; Nørskov, J. K. Chem. Phys. 2005, 319, 178-184
43. Rossmeisl, J.; Nørskov, J. K.; Taylor, C. D.; Janik, M. J.; Neurock, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 21833-21839
44. Piccinin, S.; Sartorel, A.; Aquilanti, G.; Goldoni, A.; Bonchio, M.; Fabris, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, 4917-4922
45. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
46. Ernzerhof, M.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 1999, 110, 5029-5036
47. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158-6170
48. Schäfer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571-2577
49. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100
50. Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
51. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
52. Weigend, F.; Ahlrichs, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3297-3305
53. Lai, W. Z.; Cao, R.; Dong, G.; Shaik, S.; Yao, J. N.; Chen, H. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2315-2319
54. Chen, Z. F.; Concepcion, J. J.; Hu, X. Q.; Yang, W. T.; Hoertz, P. G.; Meyer, T. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 7225-7229
55. Wang, L.-P.; Wu, Q.; Voorhis, T. V. Inorg. Chem. 2010, 49, 4543-4553
56. Hughes, T. F.; Friesner, R. A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 9280-9289
57. Lang, Z.-L.; Yang, G.-C.; Ma, N.-N.; Wen, S.-Z.; Yan, L.-K.; Guan, W.; Su, Z.-M. Dalton Trans. 2013, 42, 10617-10625
58. Kang, R. H.; Yao, J. N.; Chen, H. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 1872-1879
59. Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995-2001
60. Cossi, M.; Rega, N.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2003, 24, 669-681
61. 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, O.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, revision C.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
62. Neudeck, S.; Maji, S.; López, I.; Meyer, S.; Meyer, F.; Llobet, A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 24-27