Toward "metalloMOFzymes": Metal-Organic Frameworks with Single-Site Metal Catalysts for Small-Molecule Transformations

Inorganic Chemistry

Volumn 55, Issue 15, 2016, Pages 7281-7290

  Cohen, Seth M ^a   Zhang, Zhenjie ^a   Boissonnault, Jake A ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBON DIOXIDE; HYDROGEN; METAL ORGANIC FRAMEWORK;

CATALYSIS; CHEMISTRY; ENZYME ACTIVE SITE; METABOLISM; OXIDATION REDUCTION REACTION;

CARBON DIOXIDE; CATALYSIS; CATALYTIC DOMAIN; HYDROGEN; METAL-ORGANIC FRAMEWORKS; OXIDATION-REDUCTION;

EID: 84980343456     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b00828     Document Type: Article

References (79)

1. Wang, C.; Liu, D.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13222-13234 10.1021/ja308229p
2. Farrusseng, D.; Aguado, S.; Pinel, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 7502-7513 10.1002/anie.200806063
3. Zhang, M.; Gu, Z.-Y.; Bosch, M.; Perry, Z.; Zhou, H.-C. Coord. Chem. Rev. 2015, 293-294, 327-356 10.1016/j.ccr.2014.05.031
4. Han, S.; Pham, T.-V.; Kim, J.-H.; Lim, Y.-R.; Park, H. G.; Cha, G.-S.; Yun, C.-H.; Chun, Y.-J.; Kang, L.-W.; Kim, D. Arch. Biochem. Biophys. 2015, 575, 1-7 10.1016/j.abb.2015.03.025
5. Nguyen, J. G.; Cohen, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4560-4561 10.1021/ja100900c
6. Greathouse, J. A.; Allendorf, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10678-10679 10.1021/ja063506b
7. Burtch, N. C.; Jasuja, H.; Walton, K. S. Chem. Rev. 2014, 114, 10575-10612 10.1021/cr5002589
8. Cavka, J. H.; Jakobsen, S.; Olsbye, U.; Guillou, N.; Lamberti, C.; Bordiga, S.; Lillerud, K. P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13850-13851 10.1021/ja8057953
9. Kim, M.; Cohen, S. M. CrystEngComm 2012, 14, 4096-4104 10.1039/C2CE06491J
10. Wang, C.; Xie, Z.; deKrafft, K. E.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13445-13454 10.1021/ja203564w
11. Cohen, S. M. Chem. Rev. 2012, 112, 970-1000 10.1021/cr200179u
12. Karagiaridi, O.; Bury, W.; Mondloch, J. E.; Hupp, J. T.; Farha, O. K. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 4530-4540 10.1002/anie.201306923
13. Kitaura, R.; Onoyama, G.; Sakamoto, H.; Matsuda, R.; Noro, S.-I.; Kitagawa, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2684-2687 10.1002/anie.200352596
14. Fei, H.; Cohen, S. M. Chem. Commun. 2014, 50, 4810-4812 10.1039/c4cc01607f
15. Bloch, E. D.; Britt, D.; Lee, C.; Doonan, C. J.; Uribe-Romo, F. J.; Furukawa, H.; Long, J. R.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14382-14384 10.1021/ja106935d
16. Dau, P. V.; Kim, M.; Cohen, S. M. Chem. Sci. 2013, 4, 601-605 10.1039/C2SC21289G
17. Dau, P. V.; Cohen, S. M. Inorg. Chem. 2015, 54, 3134-3138 10.1021/ic502316v
18. Song, F.; Wang, C.; Lin, W. Chem. Commun. 2011, 47, 8256-8258 10.1039/c1cc12701b
19. Doonan, C. J.; Morris, W.; Furukawa, H.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9492-9493 10.1021/ja903251e
20. Fei, H.; Cohen, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2191-2194 10.1021/ja5126885
21. Fei, H.; Shin, J. W.; Meng, Y. S.; Adelhardt, M.; Sutter, J.; Meyer, M.; Cohen, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4965-4973 10.1021/ja411627z
22. Bohnsack, A. M.; Ibarra, I. A.; Bakhmutov, V. I.; Lynch, V. M.; Humphrey, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16038-16041 10.1021/ja408508m
23. Burgess, S. A.; Kassie, A.; Baranowski, S. A.; Fritzsching, K. J.; Schmidt-Rohr, K.; Brown, C. M.; Wade, C. R. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 1780-1783 10.1021/jacs.5b12366
24. Garibay, S. J.; Stork, J. R.; Cohen, S. M. In Progress in Inorganic Chemistry; Karlin, K. D., Ed.; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 2009; Vol. 56, pp 335-378.
25. Wang, C.; Wang, J.-L.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19895-19908 10.1021/ja310074j
26. Lewis, N. S.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 15729-15735 10.1073/pnas.0603395103
27. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37-38 10.1038/238037a0
28. McGarrah, J. E.; Kim, Y. J. H. M.; Hissler, R.; Eisenberg, R. Inorg. Chem. 2001, 40, 4510-4511 10.1021/ic015559u
29. Wang, C.; deKrafft, K. E.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7211-7214 10.1021/ja300539p
30. Frey, M. ChemBioChem 2002, 3, 153-160 10.1002/1439-7633(20020301)3:2/3<153::AID-CBIC153>3.0.CO;2-B
31. Peters, J. W.; Lanzilotta, W. N.; Lemon, B. J.; Seefeldt, L. C. Science 1998, 282, 1853-1858 10.1126/science.282.5395.1853
32. Tard, C.; Pickett, C. J. Chem. Rev. 2009, 109, 2245-2274 10.1021/cr800542q
33. Lomoth, R.; Ott, S. Dalton Trans. 2009, 9952-9959 10.1039/b911129h
34. Pullen, S.; Fei, H.; Orthaber, A.; Cohen, S. M.; Ott, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16997-17003 10.1021/ja407176p
35. Fei, H.; Pullen, S.; Wagner, A.; Ott, S.; Cohen, S. M. Chem. Commun. 2015, 51, 66-69 10.1039/C4CC08218D
36. Hod, I.; Deria, P.; Bury, W.; Mondloch, J. E.; Kung, C. W.; So, M.; Sampson, M. D.; Peters, A. W.; Kubiak, C. P.; Farha, O. K.; Hupp, J. T. Nat. Commun. 2015, 6, 8304 10.1038/ncomms9304
37. Hod, I.; Sampson, M. D.; Deria, P.; Kubiak, C. P.; Farha, O. K.; Hupp, J. T. ACS Catal. 2015, 5, 6302-6309 10.1021/acscatal.5b01767
38. Kornienko, N.; Zhao, Y. B.; Kley, C. S.; Zhu, C. H.; Kim, D.; Lin, S.; Chang, C. J.; Yaghi, O. M.; Yang, P. D. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 14129-14135 10.1021/jacs.5b08212
39. Pandey, A. S.; Harris, T. V.; Giles, L. J.; Peters, J. W.; Szilagyi, R. K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4533-4540 10.1021/ja711187e
40. Sasan, K.; Lin, Q.; Mao, C.; Feng, P. Chem. Commun. 2014, 50, 10390-10393 10.1039/C4CC03946G
41. Barber, J. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 185-196 10.1039/B802262N
42. Aresta, M. Carbon Dioxide as a Chemical Feedstock; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2010.
43. Chueh, W. C.; Falter, C.; Abbott, M.; Scipio, D.; Furler, P.; Haile, S. M.; Steinfeld, A. Science 2010, 330, 1797-1801 10.1126/science.1197834
44. Mikkelsen, M.; Jorgensen, M.; Krebs, F. C. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 43-81 10.1039/B912904A
45. Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1890-1898 10.1021/ar900209b
46. Morris, A. J.; Meyer, G. J.; Fujita, E. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1983-1994 10.1021/ar9001679
47. Morimoto, T.; Nishiura, C.; Tanaka, M.; Rohacova, J.; Nakagawa, Y.; Funada, Y.; Koike, K.; Yamamoto, Y.; Shishido, S.; Kojima, T.; Saeki, T.; Ozeki, T.; Ishitani, O. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13266-13269 10.1021/ja406144h
48. Tanaka, K.; Ooyama, D. Coord. Chem. Rev. 2002, 226, 211-218 10.1016/S0010-8545(01)00434-9
49. Benson, E. E.; Kubiak, C. P.; Sathrum, A. J.; Smieja, J. M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 89-99 10.1039/B804323J
50. Sato, S.; Morikawa, T.; Saeki, S.; Kajino, T.; Motohiro, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 5101-5105 10.1002/anie.201000613
51. Kajiwara, T.; Fujii, M.; Tsujimoto, M.; Kobayashi, K.; Higuchi, M.; Tanaka, K.; Kitagawa, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 2697-2700 10.1002/anie.201508941
52. White, T. A.; Maji, S.; Ott, S. Dalton Trans. 2014, 43, 15028-15037 10.1039/C4DT01591F
53. Thoi, V. S.; Chang, C. J. Chem. Commun. 2011, 47, 6578-6580 10.1039/c1cc10449g
54. Sampson, M. D.; Nguyen, A. D.; Grice, K. A.; Moore, C. E.; Rheingold, A. L.; Kubiak, C. P. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 5460-5471 10.1021/ja501252f
55. Smieja, J. M.; Sampson, M. D.; Grice, K. A.; Benson, E. E.; Froehlich, J. D.; Kubiak, C. P. Inorg. Chem. 2013, 52, 2484-2491 10.1021/ic302391u
56. Bourrez, M.; Molton, F.; Chardon-Noblat, S.; Deronzier, A. Angew. Chem. 2011, 123, 10077-10080 10.1002/ange.201103616
57. Grice, K. A.; Kubiak, C. P. In Advances in Inorganic Chemistry; Aresta, M.; van Eldik, R., Eds.; Academic Press: New York, 2014; Vol. 66, pp 163-188.
58. Franco, F.; Cometto, C.; Ferrero Vallana, F.; Sordello, F.; Priola, E.; Minero, C.; Nervi, C.; Gobetto, R. Chem. Commun. 2014, 50, 14670-14673 10.1039/C4CC05563B
59. Walsh, J. J.; Neri, G.; Smith, C. L.; Cowan, A. J. Chem. Commun. 2014, 50, 12698-12701 10.1039/C4CC06404F
60. Takeda, H.; Koizumi, H.; Okamoto, K.; Ishitani, O. Chem. Commun. 2014, 50, 1491-1493 10.1039/C3CC48122K
61. Fei, H. H.; Sampson, M. D.; Lee, Y.; Kubiak, C. P.; Cohen, S. M. Inorg. Chem. 2015, 54, 6821-6828 10.1021/acs.inorgchem.5b00752
62. Clough, A. J.; Yoo, J. W.; Mecklenburg, M. H.; Marinescu, S. C. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 118-121 10.1021/ja5116937
63. Li, L.; Zhang, S.; Xu, L.; Wang, J.; Shi, L.-X.; Chen, Z.-N.; Hong, M.; Luo, J. Chem. Sci. 2014, 5, 3808-3813 10.1039/C4SC00940A
64. Bueken, B.; Vermoortele, F.; Vanpoucke, D. E. P.; Reinsch, H.; Tsou, C. C.; Valvekens, P.; De Baerdemaeker, T.; Ameloot, R.; Kirschhock, C. E. A.; Van Speybroeck, V.; Mayer, J. M.; De Vos, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 13912-13917 10.1002/anie.201505512
65. Gao, J. K.; Miao, J. W.; Li, P. Z.; Teng, W. Y.; Yang, L.; Zhao, Y. L.; Liu, B.; Zhang, Q. C. Chem. Commun. 2014, 50, 3786-3788 10.1039/c3cc49440c
66. Sun, D.; Fu, Y.; Liu, W.; Ye, L.; Wang, D.; Yang, L.; Fu, X.; Li, Z. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 14279-14285 10.1002/chem.201301728
67. Fu, Y.; Sun, D.; Chen, Y.; Huang, R.; Ding, Z.; Fu, X.; Li, Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 3364-3367 10.1002/anie.201108357
68. Lee, Y.; Kim, S.; Kang, J. K.; Cohen, S. M. Chem. Commun. 2015, 51, 5735-5738 10.1039/C5CC00686D
69. Yuan, S.; Chen, Y.-P.; Qin, J.; Lu, W.; Wang, X.; Zhang, Q.; Bosch, M.; Liu, T.-F.; Lian, X.; Zhou, H.-C. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 14696-14700 10.1002/anie.201505625
70. Yang, D.; Odoh, S. O.; Wang, T. C.; Farha, O. K.; Hupp, J. T.; Cramer, C. J.; Gagliardi, L.; Gates, B. C. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 7391-7396 10.1021/jacs.5b02956
71. Metzger, E. D.; Brozek, C. K.; Comito, R. J.; Dinca, M. ACS Cent. Sci. 2016, 2, 148-153 10.1021/acscentsci.6b00012
72. Canivet, J.; Aguado, S.; Bergeret, G.; Farrusseng, D. Chem. Commun. 2011, 47, 11650-11652 10.1039/c1cc15541e
73. Garibay, S. J.; Wang, Z.; Cohen, S. M. Inorg. Chem. 2010, 49, 8086-8091 10.1021/ic1011549
74. Dhungana, S.; Taboy, C. H.; Anderson, D. S.; Vaughan, K. G.; Aisen, P.; Mietzner, T. A.; Crumbliss, A. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100, 3659-3664 10.1073/pnas.0536897100
75. Aleman, J.; Parra, A.; Jiang, H.; Jørgensen, K. A. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 6890-6899 10.1002/chem.201003694
76. Storer, R. I.; Aciro, C.; Jones, L. H. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2330-2346 10.1039/c0cs00200c
77. Busschaert, N.; Kirby, I. L.; Young, S.; Coles, S. J.; Horton, P. N.; Light, M. E.; Gale, P. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 4426-4430 10.1002/anie.201200729
78. Amendola, V.; Fabbrizzi, L.; Mosca, L.; Schmidtchen, F.-P. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 5972-5981 10.1002/chem.201003411
79. McGuirk, C. M.; Katz, M. J.; Stern, C. L.; Sarjeant, A. A.; Hupp, J. T.; Farha, O. K.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 919-925 10.1021/ja511403t