Photosystem II like water oxidation mechanism in a bioinspired tetranuclear manganese complex

Inorganic Chemistry

Volumn 54, Issue 1, 2015, Pages 342-351

  Liao, Rong Zhen ^a   Kärkäs, Markus D ^a   Lee, Bao Lin ^a   Åkermark, Björn ^a   Siegbahn, Per E M ^a  

^a STOCKHOLM UNIVERSITY   (Sweden)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

2,2' BIPYRIDINE; BIOMIMETIC MATERIAL; COORDINATION COMPOUND; MANGANESE; OXIDIZING AGENT; OXYGEN; PHOTOSYSTEM II; RUTHENIUM DERIVATIVE; WATER;

CATALYSIS; CHEMISTRY; KINETICS; OXIDATION REDUCTION REACTION; PHOTOSYSTEM II; QUANTUM THEORY; SYNTHESIS; THERMODYNAMICS;

2,2'-DIPYRIDYL; BIOMIMETIC MATERIALS; CATALYSIS; COORDINATION COMPLEXES; KINETICS; MANGANESE; OXIDANTS; OXIDATION-REDUCTION; OXYGEN; PHOTOSYSTEM II PROTEIN COMPLEX; QUANTUM THEORY; RUTHENIUM COMPOUNDS; THERMODYNAMICS; WATER;

EID: 84920473788     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic5024983     Document Type: Article

References (61)

1. Ferreira, K. N.; Iverson, T. M.; Maghlaoui, K.; Barber, J.; Iwata, S. Science 2004, 303, 1831-1838
2. Loll, B.; Kern, J.; Saenger, W.; Zouni, A.; Biesiadka, J. Nature 2005, 438, 1040-1044
3. Guskov, A.; Kern, J.; Gabdulkhakov, A.; Broser, M.; Zouni, A.; Saenger, W. J. Nat. Struct. Mol. Biol. 2009, 16, 334-341
4. Umena, Y.; Kawakami, K.; Shen, J.-R.; Kamiya, N. Nature 2011, 473, 55-60
5. Kok, B.; Forbush, B.; McGloin, M. Photochem. Photobiol. 1970, 11, 457-475
6. Yachandra, V. K.; DeRose, V. J.; Latimer, M. J.; Mukerji, I.; Sauer, K.; Klein, M. P. Science 1993, 260, 675-679
7. Limburg, J.; Vrettos, J. S.; Liable-Sands, L. M.; Rheingold, A. L.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Science 1999, 283, 1524-1527
8. Shimazaki, Y.; Nagano, T.; Takesue, H.; Ye, B.-H.; Tani, F.; Naruta, Y. Angew. Chem.; Int. Ed. 2004, 43, 98-100
9. Yagi, M.; Narita, K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8084-8085
10. Poulsen, A. K.; Rompel, A.; McKenzie, C. J. Angew. Chem.; Int. Ed. 2005, 44, 6916-6920
11. Beckmann, K.; Uchtenhagen, H.; Berggren, G.; Anderlund, M. F.; Thapper, A.; Messinger, J.; Styring, S.; Kurz, P. Energy Environ. Sci. 2008, 1, 668-676
12. Gao, Y.; Åkermark, T.; Liu, J.; Sun, L.; Åkermark, B. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8726-8727
13. Young, K. J.; Takase, M. K.; Brudvig, G. W. Inorg. Chem. 2013, 52, 7615-7622
14. Brimblecombe, R.; Koo, A.; Dismukes, G. C.; Swiegers, G. F.; Spiccia, L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2892-2894
15. Kanady, J. S.; Tsui, E. Y.; Day, M. W.; Agapie, T. Science 2011, 333, 733-736
16. Kärkäs, M. D.; Verho, O.; Karlsson, E. A.; Åkermark, B. Chem. Rev. 2014, 10.1021/cr400572f
17. Karlsson, E. A.; Lee, B.-L.; Åkermark, T.; Johnston, E. V.; Kärkäs, M. D.; Sun, J.; Hansson, Ö.; Bäckvall, J.-E.; Åkermark, B. Angew. Chem.; Int. Ed. 2011, 50, 11715-11718
18. Siegbahn, P. E. M. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 9217-9227
19. Siegbahn, P. E. M. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1871-1880
20. Siegbahn, P. E. M. Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2013, 1827, 1003-1019
21. Siegbahn, P. E. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 9442-9449
22. Ames, W.; Pantazis, D. A.; Krewald, V.; Cox, N.; Messinger, J.; Lubitz, W.; Neese, F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19743-19757
23. Pantazis, D. A.; Ames, W.; Cox, N.; Lubitz, W.; Neese, F. Angew. Chem.; Int. Ed. 2012, 51, 9935-9940
24. Gatt, P.; Petrie, S.; Stranger, R.; Pace, R. J. Angew. Chem.; Int. Ed. 2012, 51, 12025-12028
25. Galstyan, A.; Robertazzi, A.; Knapp, E. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7442-7449
26. Bovi, D.; Narzi, D.; Guidoni, L. Angew. Chem.; Int. Ed. 2013, 52, 11744-11749
27. Kurashige, Y.; Chan, G. K.-L.; Yani, T. Nat. Chem. 2013, 5, 660-666
28. Lundberg, M.; Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M. Inorg. Chem. 2004, 43, 264-274
29. Privalov, T.; Sun, L.; Åkermark, B.; Liu, J.; Gao, Y.; Wang, M. Inorg. Chem. 2007, 46, 7075-7086
30. Sameera, W. M. C.; McKenzie, C. J.; McGrady, J. E. Dalton Trans. 2011, 40, 3859-3870
31. Rapatskiy, L.; Cox, N.; Savitsky, A.; Ames, W. M.; Sander, J.; Nowaczyk, M. M.; Rögner, M.; Boussac, A.; Neese, F.; Messinger, J.; Lubitz, W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16619-16634
32. Navarro, M. P.; Ames, W. M.; Nilsson, H.; Lohmiller, T.; Pantazis, D. A.; Rapatskiy, L.; Nowaczyk, M. M.; Neese, F.; Boussac, A.; Messinger, J.; Lubitz, W.; Cox, N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, 15561-15566
33. Cox, N.; Retegan, M.; Neese, F.; Pantazis, D. A.; Boussac, A.; Lubitz, W. Science 2014, 345, 804-808
34. Dempsey, J. L.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Chem. Rev. 2010, 110, 7024-7039
35. 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
36. Li, X.; Chen, G.; Schinzel, S.; Siegbahn, P. E. M. Dalton Trans. 2011, 40, 11296-11307
37. Li, X.; Siegbahn, P. E. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13804-13813
38. Liao, R.-Z.; Li, X.; Siegbahn, P. E. M. Eur. J. Inorg. Chem. 2014, 728-741
39. Liao, R.-Z.; Siegbahn, P. E. M. ACS Catal. 2014, 4, 3937-3949
40. Balcells, D.; Moles, P.; Blakemore, J. D.; Raynaud, C.; Brudvig, G. W.; Crabtree, R. H.; Eisenstein, O. Dalton Trans. 2009, 5989-6000
41. Busch, M.; Ahlberg, E.; Panas, I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 15069-15076
42. Sameera, W. M. C.; McKenzie, C. J.; McGrady, J. E. Dalton Trans. 2011, 40, 3859-3870
43. Gonzalez, C.; Schlegel, H. B. J. Chem. Phys. 1989, 90, 2154-2161
44. Kuznetsov, A. E.; Geletii, Y. V.; Hill, C. L.; Musaev, D. G. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 11417-11424
45. Al-Oweini, R.; Sartorel, A.; Bassil, B. S.; Natali, M.; Berardi, S.; Scandola, F.; Kortz, U.; Bonchio, M. Angew. Chem.; Int. Ed. 2014, 53, 11182-11185
46. Hocking, R. K.; Malaeb, R.; Gates, W. P.; Patti, A. F.; Chang, S. L. Y.; Devlin, G.; MacFarlane, D. R.; Spiccia, L. ChemCatChem 2014, 6, 2028-2038
47. Carrell, T. G.; Tyryshkin, A. M.; Dismukes, G. C. J. Biol. Inorg. Chem. 2002, 7, 2-22
48. Kuzek, D.; Pace, R. J. Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2001, 1503, 123-137
49. Wiechen, M.; Berends, H.-M.; Kurz, P. Dalton. Trans. 2012, 41, 21-31
50. Wiechen, M.; Najafpour, M. M.; Allakhverdiev, S. I.; Spiccia, L. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2203-2212
51. Li, X.; Siegbahn, P. E. M. Submitted for publication.
52. Nyhlén, J.; Duan, L. L.; Åkermark, B.; Sun, L.; Privalov, T. Angew. Chem.; Int. Ed. 2010, 49, 1773-1777
53. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
54. 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, M. J.; 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, 2009.
55. Dolg, M.; Wedig, U.; Stoll, H.; Preuss, H. J. Chem. Phys. 1987, 86, 866-872
56. Reiher, M.; Salomon, O.; Hess, B. A. Theor. Chem. Acc. 2001, 107, 48-55
57. Siegbahn, P. E. M.; Blomberg, M. R. A. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 268-272
58. Marenich, A. V.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6378-6396
59. Camaioni, D. M.; Schwerdtfeger, C. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 10795-10797
60. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787-1799
61. Isse, A. A.; Gennaro, A. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 7894-7899