Electrochemistry of Simple Organometallic Models of Iron-Iron Hydrogenases in Organic Solvent and Water

Inorganic Chemistry

Volumn 55, Issue 2, 2016, Pages 390-398

  Gloaguen, Frederic ^a  

^a UNIVERSITÉ DE BRETAGNE OCCIDENTALE   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDROGENASE; IRON HYDROGENASE; IRON SULFUR PROTEIN; ORGANOMETALLIC COMPOUND; SOLVENT; WATER;

BIOCATALYSIS; CHEMISTRY; ELECTROCHEMISTRY; OXIDATION REDUCTION REACTION;

BIOCATALYSIS; ELECTROCHEMISTRY; HYDROGENASE; IRON-SULFUR PROTEINS; ORGANOMETALLIC COMPOUNDS; OXIDATION-REDUCTION; SOLVENTS; WATER;

EID: 84955503183     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b02245     Document Type: Review

References (100)

1. Lewis, N. S.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 15729-15735 10.1073/pnas.0603395103
2. Gray, H. B. Nat. Chem. 2009, 1, 7 10.1038/nchem.141
3. Thapper, A.; Styring, S. r.; Saracco, G.; Rutherford, A. W.; Robert, B.; Magnuson, A.; Lubitz, W.; Llobet, A.; Kurz, P.; Holzwarth, A.; Fiechter, S.; de Groot, H.; Campagna, S.; Braun, A.; Bercegol, H.; Artero, V. Green 2013, 3, 43 10.1515/green-2013-0007
4. Esposito, D. V.; Hunt, S. T.; Stottlemyer, A. L.; Dobson, K. D.; McCandless, B. E.; Birkmire, R. W.; Chen, J. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9859-9862 10.1002/anie.201004718
5. Rakowski Dubois, M.; Dubois, D. L. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1974-1982 10.1021/ar900110c
6. Artero, V.; Chavarot-Kerlidou, M.; Fontecave, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 7238-7266 10.1002/anie.201007987
7. Wang, M.; Chen, L.; Sun, L. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6763-6778 10.1039/c2ee03309g
8. Queyriaux, N.; Jane, R. T.; Massin, J.; Artero, V.; Chavarot-Kerlidou, M. Coord. Chem. Rev. 2015, 304-305, 3-19 10.1016/j.ccr.2015.03.014
9. Crabtree, R. H. New J. Chem. 2011, 35, 18-23 10.1039/C0NJ00776E
10. Thoi, V. S.; Karunadasa, H. I.; Surendranath, Y.; Long, J. R.; Chang, C. J. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7762-7770 10.1039/c2ee21519e
11. Sun, Y.; Bigi, J. P.; Piro, N. A.; Tang, M. L.; Long, J. R.; Chang, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9212-9215 10.1021/ja202743r
12. Chen, L.; Wang, M.; Han, K.; Zhang, P.; Gloaguen, F.; Sun, L. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 329-334 10.1039/C3EE42194E
13. Helm, M. L.; Stewart, M. P.; Bullock, R. M.; DuBois, M. R.; DuBois, D. L. Science 2011, 333, 863-866 10.1126/science.1205864
14. Simmons, T. R.; Artero, V. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 6143-6145 10.1002/anie.201302908
15. Bhugun, I.; Lexa, D.; Savéant, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 3982-3983 10.1021/ja954326x
16. Rose, M. J.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8310-8313 10.1021/ja300534r
17. Liu, T.; DuBois, D. L.; Bullock, R. M. Nat. Chem. 2013, 5, 228-233 10.1038/nchem.1571
18. Fontecilla-Camps, J. C.; Volbeda, A.; Cavazza, C.; Nicolet, Y. Chem. Rev. 2007, 107, 4273-4303 10.1021/cr050195z
19. Lubitz, W.; Ogata, H.; Rudiger, O.; Reijerse, E. Chem. Rev. 2014, 114, 4081-4148 10.1021/cr4005814
20. Hexter, S. V.; Grey, F.; Happe, T.; Climent, V.; Armstrong, F. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 11516-11521 10.1073/pnas.1204770109
21. Fourmond, V.; Greco, C.; Sybirna, K.; Baffert, C.; Wang, P.-H.; Ezanno, P.; Montefiori, M.; Bruschi, M.; Meynial-Salles, I.; Soucaille, P.; Blumberger, J.; Bottin, H.; De Gioia, L.; Leger, C. Nat. Chem. 2014, 6, 336-342 10.1038/nchem.1892
22. Lyon, E. J.; Georgakaki, I. P.; Reibenspies, J. H.; Darensbourg, M. Y. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 3178-3180 10.1002/(SICI)1521-3773(19991102)38:21<3178::AID-ANIE3178>3.3.CO;2-W
23. Le Cloirec, A.; Davies, S. C.; Evans, D. J.; Hughes, D. L.; Pickett, C. J.; Best, S. P.; Borg, S. Chem. Commun. 1999, 2285-2286 10.1039/a906391i
24. Schmidt, M.; Contakes, S. M.; Rauchfuss, T. B. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9736-9737 10.1021/ja9924187
25. Tard, C.; Liu, X.; Ibrahim, S. K.; Bruschi, M.; Gioia, L. D.; Davies, S. C.; Yang, X.; Wang, L.-S.; Sawers, G.; Pickett, C. J. Nature 2005, 433, 610-613 10.1038/nature03298
26. Capon, J. F.; Gloaguen, F.; Petillon, F. Y.; Schollhammer, P.; Talarmin, J. Coord. Chem. Rev. 2009, 253, 1476-1494 10.1016/j.ccr.2008.10.020
27. Felton, G. A. N.; Mebi, C. A.; Petro, B. J.; Vannucci, A. K.; Evans, D. H.; Glass, R. S.; Lichtenberger, D. L. J. Organomet. Chem. 2009, 694, 2681-2699 10.1016/j.jorganchem.2009.03.017
28. Barton, B. E.; Olsen, M. T.; Rauchfuss, T. B. Curr. Opin. Biotechnol. 2010, 21, 292-297 10.1016/j.copbio.2010.03.003
29. Rauchfuss, T. B. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 2107-2116 10.1021/acs.accounts.5b00177
30. Camara, J. M.; Rauchfuss, T. B. Nat. Chem. 2011, 4, 26-30 10.1038/nchem.1180
31. Berggren, G.; Adamska, A.; Lambertz, C.; Simmons, T. R.; Esselborn, J.; Atta, M.; Gambarelli, S.; Mouesca, J. M.; Reijerse, E.; Lubitz, W.; Happe, T.; Artero, V.; Fontecave, M. Nature 2013, 499, 66-69 10.1038/nature12239
32. Ghosh, S.; Hogarth, G.; Hollingsworth, N.; Holt, K. B.; Richards, I.; Richmond, M. G.; Sanchez, B. E.; Unwin, D. Dalton Trans. 2013, 42, 6775-6792 10.1039/c3dt50147g
33. Wang, N.; Wang, M.; Chen, L.; Sun, L. Dalton Trans. 2013, 42, 12059-12071 10.1039/c3dt51371h
34. Simmons, T. R.; Berggren, G.; Bacchi, M.; Fontecave, M.; Artero, V. Coord. Chem. Rev. 2014, 270-271, 127-150 10.1016/j.ccr.2013.12.018
35. Apfel, U.-P.; Pétillon, F. Y.; Schollhammer, P.; Talarmin, J.; Weigand, W. [FeFe] Hydrogenase Models: an Overview. In Bioinspired Catalysis; Schollhammer, P.; Weigand, W., Eds.; Wiley-VCH Verlag: Berlin, 2014; pp 79-104.
36. Lindahl, P. A. J. Inorg. Biochem. 2012, 106, 172-178 10.1016/j.jinorgbio.2011.08.012
37. Chernev, P.; Lambertz, C.; Bruenje, A.; Leidel, N.; Sigfridsson, K. G. V.; Kositzki, R.; Hsieh, C.-H.; Yao, S.; Schiwon, R.; Driess, M.; Limberg, C.; Happe, T.; Haumann, M. Inorg. Chem. 2014, 53, 12164-12177 10.1021/ic502047q
38. Gloaguen, F.; Lawrence, J. D.; Rauchfuss, T. B.; Benard, M.; Rohmer, M. M. Inorg. Chem. 2002, 41, 6573-6582 10.1021/ic025838x
39. Mulder, D. W.; Ratzloff, M. W.; Bruschi, M.; Greco, C.; Koonce, E.; Peters, J. W.; King, P. W. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15394-15402 10.1021/ja508629m
40. Albers, A.; Demeshko, S.; Dechert, S.; Saouma, C. T.; Mayer, J. M.; Meyer, F. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 3946-3954 10.1021/ja412449v
41. Dempsey, J. L. Nat. Chem. 2015, 7, 101-102 10.1038/nchem.2162
42. Chen, L.; Wang, M.; Gloaguen, F.; Zheng, D.; Zhang, P.; Sun, L. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 13968-13973 10.1002/chem.201201326
43. Chen, L.; Wang, M.; Gloaguen, F.; Zheng, D.; Zhang, P.; Sun, L. Inorg. Chem. 2013, 52, 1798-1806 10.1021/ic301647u
44. Pandey, I. K.; Mobin, S. M.; Deibel, N.; Sarkar, B.; Kaur-Ghumaan, S. Eur. J. Inorg. Chem. 2015, 2015, 2875-2882 10.1002/ejic.201500345
45. Quentel, F.; Passard, G.; Gloaguen, F. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7757-7761 10.1039/c2ee21531d
46. Quentel, F.; Passard, G.; Gloaguen, F. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 13473-13479 10.1002/chem.201201884
47. Orain, C.; Quentel, F.; Gloaguen, F. ChemSusChem 2014, 7, 638-643 10.1002/cssc.201300631
48. Quentel, F.; Gloaguen, F. Electrochim. Acta 2013, 110, 641-645 10.1016/j.electacta.2013.05.048
49. Capon, J. F.; Gloaguen, F.; Schollhammer, P.; Talarmin, J. J. Electroanal. Chem. 2006, 595, 47-52 10.1016/j.jelechem.2006.06.005
50. Bourrez, M.; Steinmetz, R.; Gloaguen, F. Inorg. Chem. 2014, 53, 10667-10673 10.1021/ic501815m
51. Caplins, B. W.; Lomont, J. P.; Nguyen, S. C.; Harris, C. B. J. Phys. Chem. A 2014, 118, 11529-11540 10.1021/jp510517z
52. Mirmohades, M.; Pullen, S.; Stein, M.; Maji, S.; Ott, S.; Hammarstrom, L.; Lomoth, R. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 17366-17369 10.1021/ja5085817
53. Sicolo, S.; Bruschi, M.; Bertini, L.; Zampella, G.; Filippi, G.; Arrigoni, F.; De Gioia, L.; Greco, C. Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39, 18565-18573 10.1016/j.ijhydene.2013.12.165
54. Solis, B. H.; Hammes-Schiffer, S. Inorg. Chem. 2014, 53, 6427-6443 10.1021/ic5002896
55. Raugei, S.; DuBois, D. L.; Rousseau, R.; Chen, S.; Ho, M.-H.; Bullock, R. M.; Dupuis, M. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 248-255 10.1021/ar500342g
56. Bourrez, M.; Gloaguen, F. New J. Chem. 2015, 39, 8073-8079 10.1039/C5NJ00770D
57. Lam, Y. C.; Nielsen, R. J.; Gray, H. B.; Goddard, W. A. ACS Catal. 2015, 5, 2521-2528 10.1021/cs501963v
58. Riplinger, C.; Carter, E. A. ACS Catal. 2015, 5, 900-908 10.1021/cs501687n
59. Rountree, E. S.; McCarthy, B. D.; Eisenhart, T. T.; Dempsey, J. L. Inorg. Chem. 2014, 53, 9983-10002 10.1021/ic500658x
60. Appel, A. M.; Helm, M. L. ACS Catal. 2014, 4, 630-633 10.1021/cs401013v
61. Artero, V.; Saveant, J.-M. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3808-3814 10.1039/C4EE01709A
62. Felton, G. A. N.; Glass, R. S.; Lichtenberger, D. L.; Evans, D. H. Inorg. Chem. 2006, 45, 9181-9184 10.1021/ic060984e
63. Roberts, J. A. S.; Bullock, R. M. Inorg. Chem. 2013, 52, 3823-3835 10.1021/ic302461q
64. Delahay, P.; Stiehl, G. L. J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 3500-3505 10.1021/ja01134a014
65. Nicholson, R. S. Anal. Chem. 1965, 37, 1351-1355 10.1021/ac60230a016
66. Savéant, J.-M. Chem. Rev. 2008, 108, 2348-2378 10.1021/cr068079z
67. Costentin, C.; Drouet, S.; Robert, M.; Savéant, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11235-11242 10.1021/ja303560c
68. Costentin, C.; Savéant, J.-M. ChemElectroChem 2015, 2, 1774-1784 10.1002/celc.201500217
69. Koelle, U.; Paul, S. Inorg. Chem. 1986, 25, 2689-2694 10.1021/ic00236a007
70. Capon, J. F.; Gloaguen, F.; Schollhammer, P.; Talarmin, J. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 1664-1676 10.1016/j.ccr.2004.11.018
71. Gordon, J. C.; Kubas, G. J. Organometallics 2010, 29, 4682-4701 10.1021/om100436c
72. Ezzaher, S.; Capon, J. F.; Dumontet, N.; Gloaguen, F.; Petillon, F. Y.; Schollhammer, P.; Talarmin, J. J. Electroanal. Chem. 2009, 626, 161-170 10.1016/j.jelechem.2008.12.005
73. Morvan, D.; Capon, J. F.; Gloaguen, F.; Schollhammer, P.; Talarmin, J. Eur. J. Inorg. Chem. 2007, 2007, 5062-5068 10.1002/ejic.200700598
74. Costentin, C.; Robert, M.; Saveant, J.-M. Acc. Chem. Res. 2010, 43, 1019-1029 10.1021/ar9002812
75. Bourrez, M.; Steinmetz, R.; Ott, S.; Gloaguen, F.; Hammarstrom, L. Nat. Chem. 2015, 7, 140-145 10.1038/nchem.2157
76. Fauvel, K.; Mathieu, R.; Poilblanc, R. Inorg. Chem. 1976, 15, 976-978 10.1021/ic50158a053
77. Gloaguen, F.; Lawrence, J. D.; Rauchfuss, T. B. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9476-9477 10.1021/ja016516f
78. Carroll, M. E.; Barton, B. E.; Rauchfuss, T. B.; Carroll, P. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18843-18852 10.1021/ja309216v
79. Artero, V.; Berggren, G.; Atta, M.; Caserta, G.; Roy, S.; Pecqueur, L.; Fontecave, M. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 2380-2387 10.1021/acs.accounts.5b00157
80. Chong, D.; Georgakaki, I. P.; Mejia-Rodriguez, R.; Sanabria-Chinchilla, J.; Soriaga, M. P.; Darensbourg, M. Y. Dalton Trans. 2003, 4158-4163 10.1039/b304283a
81. Borg, S. J.; Behrsing, T.; Best, S. P.; Razavet, M.; Liu, X.; Pickett, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16988-16999 10.1021/ja045281f
82. Capon, J. F.; Gloaguen, F.; Schollhammer, P.; Talarmin, J. J. Electroanal. Chem. 2004, 566, 241-247 10.1016/j.jelechem.2003.11.032
83. Felton, G. A. N.; Vannucci, A. K.; Chen, J.; Lockett, L. T.; Okumura, N.; Petro, B. J.; Zakai, U. I.; Evans, D. H.; Glass, R. S.; Lichtenberger, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12521-12530 10.1021/ja073886g
84. Schwartz, L.; Eriksson, L.; Lomoth, R.; Teixidor, F.; Vinas, C.; Ott, S. Dalton Trans. 2008, 2379-2381 10.1039/b802908n
85. Kaur-Ghumaan, S.; Schwartz, L.; Lomoth, R.; Stein, M.; Ott, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 8033-8036 10.1002/anie.201002719
86. Eisenberg, R.; Gray, H. B. Inorg. Chem. 2011, 50, 9741-9751 10.1021/ic2011748
87. Wright, R. J.; Lim, C.; Tilley, T. D. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 8518-8525 10.1002/chem.200900989
88. Singh, P. S.; Rudbeck, H. C.; Huang, P.; Ezzaher, S.; Eriksson, L.; Stein, M.; Ott, S.; Lomoth, R. Inorg. Chem. 2009, 48, 10883-10885 10.1021/ic9016454
89. Charreteur, K.; Kdider, M.; Capon, J. F.; Gloaguen, F.; Petillon, F. Y.; Schollhammer, P.; Talarmin, J. Inorg. Chem. 2010, 49, 2496-2501 10.1021/ic902401k
90. Orain, P. Y.; Capon, J. F.; Gloaguen, F.; Schollhammer, P.; Talarmin, J. Int. J. Hydrogen Energy 2010, 35, 10797-10802 10.1016/j.ijhydene.2010.02.111
91. Si, Y. T.; Charreteur, K.; Capon, J. F.; Gloaguen, F.; Petillon, F. Y.; Schollhammer, P.; Talarmin, J. J. Inorg. Biochem. 2010, 104, 1038-1042 10.1016/j.jinorgbio.2010.05.011
92. Mejia-Rodriguez, R.; Chong, D.; Reibenspies, J. H.; Soriaga, M. P.; Darensbourg, M. Y. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12004-12014 10.1021/ja039394v
93. Na, Y.; Wang, M.; Jin, K.; Zhang, R.; Sun, L. J. Organomet. Chem. 2006, 691, 5045-5051 10.1016/j.jorganchem.2006.08.082
94. Singleton, M. L.; Reibenspies, J. H.; Darensbourg, M. Y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8870-8871 10.1021/ja103774j
95. Ginovska-Pangovska, B.; Dutta, A.; Reback, M. L.; Linehan, J. C.; Shaw, W. J. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 2621-2630 10.1021/ar5001742
96. Caserta, G.; Roy, S.; Atta, M.; Artero, V.; Fontecave, M. Curr. Opin. Chem. Biol. 2015, 25, 36-47 10.1016/j.cbpa.2014.12.018
97. Li, X.; Wang, M.; Chen, L.; Wang, X.; Dong, J.; Sun, L. ChemSusChem 2012, 5, 913-919 10.1002/cssc.201100490
98. Li, X.; Wang, M.; Zheng, D.; Han, K.; Dong, J.; Sun, L. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8220-8224 10.1039/c2ee22109h
99. Wang, F.; Wang, W.-G.; Wang, H.-Y.; Si, G.; Tung, C.-H.; Wu, L.-Z. ACS Catal. 2012, 2, 407-416 10.1021/cs200458b
100. Wang, H.-Y.; Wang, W.-G.; Si, G.; Wang, F.; Tung, C.-H.; Wu, L.-Z. Langmuir 2010, 26, 9766-9771 10.1021/la101322s