The mechanism of homogeneous CO2 reduction by Ni(cyclam): Product selectivity, concerted proton-electron transfer and c-o bond cleavage

Inorganic Chemistry

Volumn 53, Issue 14, 2014, Pages 7500-7507

  Song, Jinshuai ^a   Klein, Eric L ^a   Neese, Frank ^a   Ye, Shengfa ^a  

^a MAX PLANCK INSTITUTE FOR CHEMICAL ENERGY CONVERSION   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84904682511     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic500829p     Document Type: Article

References (109)

1. Tans, P. and Keeling, R. NOAA/ESRL (www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/) and Scripps Institution of Oceanography (scrippsco2.ucsd.edu/) (accessed June, 5, 2014).
2. Aresta, M. Carbon Dioxide as Chemical Feedstock; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, Germany, 2010; pp 9-11.
3. Benson, E. E.; Kubiak, C. P.; Sathrum, A. J.; Smieja, J. M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 89-99
4. Costentin, C.; Robert, M.; Savéant, J.-M. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 2423-2436
5. Schneider, J.; Jia, H.; Muckerman, J. T.; Fujita, E. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2036-2051
6. Collin, J. P.; Sauvage, J. P. Coord. Chem. Rev. 1989, 93, 245-268
7. Jitaru, M.; Lowy, D. A.; Toma, M.; Toma, B. C.; Oniciu, L. J. Appl. Electrochem. 1997, 27, 875-889
8. Qiao, J.; Liu, Y.; Hong, F.; Zhang, J. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 631-675
9. Aresta, M.; Dibenedetto, A.; Angelini, A. Chem. Rev. 2014, 114, 1709-1742
10. Appel, A. M.; Bercaw, J. E.; Bocarsly, A. B.; Dobbek, H.; DuBois, D. L.; Dupuis, M.; Ferry, J. G.; Fujita, E.; Hille, R.; Kenis, P. J.; Kerfeld, C. A.; Morris, R. H.; Peden, C. H.; Portis, A. R.; Ragsdale, S. W.; Rauchfuss, T. B.; Reek, J. N.; Seefeldt, L. C.; Thauer, R. K.; Waldrop, G. L. Chem. Rev. 2013, 113, 6621-58
11. Windle, C. D.; Perutz, R. N. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 2562-2570
12. Inglis, J. L.; MacLean, B. J.; Pryce, M. T.; Vos, J. G. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 2571-2600
13. Fan, T.; Chen, X.; Lin, Z. Chem. Commun. 2012, 48, 10808-10828
14. Wang, W.; Wang, S.; Ma, X.; Gong, J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3703-3727
15. Cokoja, M.; Bruckmeier, D.-C. C.; Rieger, B.; Herrmann, W. A.; Kühn, F. E. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 8510-8537
16. Whipple, D. T.; Kenis, P. J. A. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3451-3458
17. Takeda, H.; Ishitani, O. Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 346-354
18. Riduan, S. N.; Zhang, Y. Dalton Trans. 2010, 39, 3347-3357
19. Mikkelsen, M.; Jørgensen, M.; Krebs, F. C. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 43-81
20. Grills, D. C.; Fujita, E. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2709-2718
21. Federsel, C.; Jackstell, R.; Beller, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 6254-6257
22. Doherty, M. D.; Grills, D. C.; Muckerman, J. T.; Polyansky, D. E.; Fujita, E. Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 2472-2482
23. Darensbourg, D. J. Inorg. Chem. 2010, 49, 10765-10780
24. Costentin, C.; Robert, M.; Savéant, J.-M. Chem. Rev. 2010, 110, PR1-PR40
25. Morris, A. J.; Meyer, G. J.; Fujita, E. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1983-1994
26. Ma, J.; Sun, N.; Zhang, X.; Zhao, N.; Xiao, F.; Wei, W.; Sun, Y. Catal. Today 2009, 148, 221-231
27. Savéant, J.-M. Chem. Rev. 2008, 108, 2348-2378
28. Sakakura, T.; Choi, J.-C.; Yasuda, H. Chem. Rev. 2007, 107, 2365-2387
29. Gattrell, M.; Gupta, N.; Co, A. Energy Convers. Manage. 2007, 48, 1255-1265
30. Omae, I. Catal. Today 2006, 115, 33-52
31. Gattrell, M.; Gupta, N.; Co, A. J. Electroanal. Chem. 2006, 594, 1-19
32. Jessop, P. G.; Joó, F.; Tai, C.-C. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 2425-2442
33. DellAmico, D. B.; Calderazzo, F.; Labella, L.; Marchetti, F.; Pampaloni, G. Chem. Rev. 2003, 103, 3857-3898
34. Leitner, W. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 746-756
35. Arakawa, H.; Aresta, M.; Armor, J. N.; Barteau, M. A.; Beckman, E. J.; Bell, A. T.; Bercaw, J. E.; Creutz, C.; Dinjus, E.; Dixon, D. A.; Domen, K.; DuBois, D. L.; Eckert, J.; Fujita, E.; Gibson, D. H.; Goddard, W. A.; Goodman, D. W.; Keller, J.; Kubas, G. J.; Kung, H. H.; Lyons, J. E.; Manzer, L. E.; Marks, T. J.; Morokuma, K.; Nicholas, K. M.; Periana, R.; Que, L.; Rostrup-Nielson, J.; Sachtler, W. M. H.; Schmidt, L. D.; Sen, A.; Somorjai, G. A.; Stair, P. C.; Stults, B. R.; Tumas, W. Chem. Rev. 2001, 101, 953-996
36. Schneider, J.; Jia, H.; Kobiro, K.; Cabelli, D. E.; Muckerman, J. T.; Fujita, E. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9502-9510
37. Angamuthu, R.; Byers, P.; Lutz, M.; Spek, A. L.; Bouwman, E. Science 2010, 327, 313-315
38. Collin, J. P.; Jouaiti, A.; Sauvage, J. P. Inorg. Chem. 1988, 27, 1986-1990
39. Beley, M.; Collin, J. P.; Ruppert, R.; Sauvage, J. P. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 7461-7467
40. Beley, M.; Collin, J.-P.; Ruppert, R.; Sauvage, J.-P. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1984, 1315-1316
41. Kelly, C. A.; Mulazzani, Q. G.; Venturi, M.; Blinn, E. L.; Rodgers, M. A. J. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 4911-4919
42. Balazs, G. B.; Anson, F. C. J. Electroanal. Chem. 1993, 361, 149-157
43. Balazs, G. B.; Anson, F. C. J. Electroanal. Chem. 1992, 322, 325-345
44. Froehlich, J. D.; Kubiak, C. P. Inorg. Chem. 2012, 51, 3932-3934
45. Koppenol, W. H.; Rush, J. D. J. Phys. Chem. 1987, 91, 4429-4430
46. Sutin, N.; Creutz, C.; Fujita, E. Comments Inorg. Chem. 1997, 19, 67-92
47. Gibson, D. H. Chem. Rev. 1996, 96, 2063-2095
48. Pandey, K. K. Coord. Chem. Rev. 1995, 140, 37-114
49. Gambarotta, S.; Arena, F.; Floriani, C.; Zanazzi, P. F. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 5082-5092
50. Calabrese, J. C.; Herskovitz, T.; Kinney, J. B. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 5914-5915
51. Komiya, S.; Akita, M.; Kasuga, N.; Hirano, M.; Fukuoka, A. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 1115-1116
52. Dohring, A.; Jolly, P. W.; Kruger, C.; Romao, M. J. Z. Naturforsch., B: Chem. Sci. 1985, 40, 484
53. Aresta, M.; Nobile, C. F.; Albano, V. G.; Forni, E.; Manassero, M. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1975, 636-637
54. Anderson, J. S.; Iluc, V. M.; Hillhouse, G. L. Inorg. Chem. 2010, 49, 10203-10207
55. Beck, R.; Shoshani, M.; Krasinkiewicz, J.; Hatnean, J. A.; Johnson, S. A. Dalton Trans. 2013, 42, 1461-1475
56. Bristow, G. S.; Hitchcock, P. B.; Lappert, M. F. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1981, 1145-1146
57. Gambarotta, S.; Floriani, C.; Chiesi-Villa, A.; Guastini, C. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 2985-2986
58. Alvarez, R.; Carmona, E.; Marin, J. M.; Poveda, M. L.; Gutierrez-Puebla, E.; Monge, A. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 2286-2294
59. Field, J. S.; Haines, R. J.; Sundermeyer, J.; Woollam, S. F. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1993, 2735-2748
60. Wang, T.-F.; Hwu, C.-C.; Tsai, C.-W.; Lin, K.-J. Organometallics 1997, 16, 3089-3090
61. Wang, T.-F.; Hwu, C.-C.; Wen, Y.-S. J. Organomet. Chem. 2004, 689, 411-418
62. Castro-Rodriguez, I.; Nakai, H.; Zakharov, L. N.; Rheingold, A. L.; Meyer, K. Science 2004, 305, 1757-1759
63. Sakaki, S.; Koga, N.; Morokuma, K. Inorg. Chem. 1990, 29, 3110-3116
64. Dedieu, A.; Ingold, F. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1989, 28, 1694-1695
65. Sakaki, S. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 7813-7814
66. Bhugun, I.; Lexa, D.; Savéant, J.-M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 19981-19985
67. Bhugun, I.; Lexa, D.; Savéant, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1769-1776
68. Bhugun, I.; Lexa, D.; Saveant, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 5015-5016
69. Hammouche, M.; Lexa, D.; Momenteau, M.; Saveant, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8455-8466
70. Rakowski Dubois, M.; Dubois, D. L. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1974-1982
71. Hammes-Schiffer, S. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7696-7703
72. Fujita, E.; Szalda, D. J. Inorg. Chim. Acta 2000, 297, 139-144
73. Smieja, J. M.; Sampson, M. D.; Grice, K. A.; Benson, E. E.; Froehlich, J. D.; Kubiak, C. P. Inorg. Chem. 2013, 52, 2484-2491
74. Keith, J. A.; Grice, K. A.; Kubiak, C. P.; Carter, E. A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15823-15829
75. Smieja, J. M.; Benson, E. E.; Kumar, B.; Grice, K. A.; Seu, C. S.; Miller, A. J. M.; Mayer, J. M.; Kubiak, C. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 15646-15650
76. Benson, E. E.; Sampson, M. D.; Grice, K. A.; Smieja, J. M.; Froehlich, J. D.; Friebel, D.; Keith, J. A.; Carter, E. A.; Nilsson, A.; Kubiak, C. P. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 4841-4844
77. Bourrez, M.; Molton, F.; Chardon-Noblat, S.; Deronzier, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 9903-9906
78. Agarwal, J.; Shaw, T. W.; Stanton, C. J.; Majetich, G. F.; Bocarsly, A. B.; Schaefer, H. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 5152-5155
79. Neese, F. Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2012, 2, 73-78
80. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
81. van Lenthe, E.; Baerends, E. J.; Snijders, J. G. J. Chem. Phys. 1993, 99, 4597-4610
82. Pantazis, D. A.; Chen, X.-Y.; Landis, C. R.; Neese, F. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 908-919
83. Schäfer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571-2577
84. Neese, F.; Wennmohs, F.; Hansen, A.; Becker, U. Chem. Phys. 2009, 356, 98-109
85. Kossmann, S.; Neese, F. Chem. Phys. Lett. 2009, 481, 240-243
86. Izsák, R.; Neese, F.; Klopper, W. J. Chem. Phys. 2013, 139, 094111
87. Izsák, R.; Neese, F. J. Chem. Phys. 2011, 135, 144105
88. Weigend, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1057-1065
89. Grimme, S.; Ehrlich, S.; Goerigk, L. J. Comput. Chem. 2011, 32, 1456-1465
90. Grimme, S.; Antony, J.; Ehrlich, S.; Krieg, H. J. Chem. Phys. 2010, 132, 154104
91. Xue, G.; Geng, C.; Ye, S.; Fiedler, A. T.; Neese, F.; Que, L., Jr. Inorg. Chem. 2013, 52, 3976-3984
92. Ye, S.; Riplinger, C.; Hansen, A.; Krebs, C.; Bollinger, M., Jr.; Neese, F. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 6555-6567
93. Connors, K. A. Chemical Kinetics: The Study of Reaction Rates in Solution; VCH: New York, 1990; pp 99-101.
94. Weigend, F.; Ahlrichs, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3297-3305
95. Klamt, A.; Schüürmann, G. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1993, 799-805
96. Handbook of Chemistry & Physics, 94 th ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2013-2014; pp 6-187.
97. Gagliardi, L. G.; Castells, C. B.; Ràfols, C.; Rosés, M.; Bosch, E. J. Chem. Eng. Data 2007, 52, 1103-1107
98. Kelly, C. P.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. B 2006, 111, 408-422
99. Tawa, G. J.; Topol, I. A.; Burt, S. K.; Caldwell, R. A.; Rashin, A. A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 4852-4863
100. Baik, M.-H.; Friesner, R. A. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 7407-7412
101. Fu, Y.; Liu, L.; Yu, H. Z.; Wang, Y. M.; Guo, Q. X. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7227-7234
102. Klamt, A. J. Phys. Chem. 1995, 99, 2224-2235
103. Barefield, E. K.; Bianchi, A.; Billo, E. J.; Connolly, P. J.; Paoletti, P.; Summers, J. S.; Van Derveer, D. G. Inorg. Chem. 1986, 25, 4197-4202
104. Connolly, P. J.; Billo, E. J. Inorg. Chem. 1987, 26, 3224-3226
105. Sakaki, S. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 2055-2062
106. Ye, S.; Geng, C.-Y.; Shaik, S.; Neese, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 8017-8030
107. Costentin, C.; Drouet, S.; Passard, G.; Robert, M.; Savéant, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 9023-9031
108. Kelly, C. A.; Mulazzani, Q. G.; Blinn, E. L.; Rodgers, M. A. J. Inorg. Chem. 1996, 35, 5122-5126
109. Handbook of Chemistry & Physics, 94 th ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2013-2014; pp 5-161.