Homogeneous photochemical water oxidation by biuret-modified Fe-TAML: Evidence of FeV(O) intermediate

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 35, 2014, Pages 12273-12282

  Panda, Chakadola ^a   Debgupta, Joyashish ^a   Díaz Díaz, David ^b,c   Singh, Kundan K ^a   Sen Gupta, Sayam ^a   Dhar, Basab B ^a  

^a NATIONAL CHEMICAL LABORATORY   (India)

^b UNIVERSITY OF REGENSBURG   (Germany)

^c INSTITUTE OF ADVANCED CHEMISTRY OF CATALONIA IQAC CSIC   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYSTS; IRON; METALS; OXIDATION; OXYGEN; PHOTOSYNTHESIS; REACTION INTERMEDIATES; SOLAR ENERGY;

ACTIVE INTERMEDIATES; EFFICIENT CATALYSTS; INTERMEDIATE SPECIE; IRON OXIDE NANOPARTICLE; METAL-BASED CATALYSTS; OXYGEN-EVOLVING COMPLEXES; WATER OXIDATION; WATER SPLITTING;

IRON COMPOUNDS;

FERRIC ION; IRON COMPLEX; IRON OXIDE; MACROCYCLIC COMPOUND; NANOPARTICLE; TETRAAMIDOMACROCYCLIC LIGAND; TRANSITION ELEMENT; UNCLASSIFIED DRUG; WATER;

ARTICLE; CATALYST; CHEMICAL MODIFICATION; CHEMICAL STRUCTURE; OXIDATION; PHOTOCHEMISTRY; PHOTOSYNTHESIS; PHOTOSYSTEM II;

EID: 84982075917     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja503753k     Document Type: Article

References (70)

1. Armstrong, F. A. Philos. Trans. R. Soc., B 2008, 363, 1263
2. Ciamician, G. Science 1912, 36, 385
3. McEvoy, J. P.; Brudvig, G. W. Chem. Rev. 2006, 106, 4455
4. Lewis, N. S.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 15729
5. Umena, Y.; Kawakami, K.; Shen, J.-R.; Kamiya, N. Nature 2011, 473, 55
6. Yano, J.; Kern, J.; Sauer, K.; Latimer, M. J.; Pushkar, Y.; Biesiadka, J.; Loll, B.; Saenger, W.; Messinger, J.; Zouni, A.; Yachandra, V. K. Science 2006, 314, 821
7. Duan, L.; Bozoglian, F.; Mandal, S.; Stewart, B.; Privalov, T.; Llobet, A.; Sun, L. Nat. Chem. 2012, 4, 418
8. Duan, L.; Araujo, C. M.; Ahlquist, M. S. G.; Sun, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 15584
9. Geletii, Y. V.; Huang, Z.; Hou, Y.; Musaev, D. G.; Lian, T.; Hill, C. L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7522
10. Jiang, Y.; Li, F.; Zhang, B.; Li, X.; Wang, X.; Huang, F.; Sun, L. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 3398
11. Kärkäs, M. D.; Åkermark, T.; Chen, H.; Sun, J.; Åkermark, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 4189
12. Kaveevivitchai, N.; Chitta, R.; Zong, R.; El Ojaimi, M.; Thummel, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10721
13. Neudeck, S.; Maji, S.; López, I.; Meyer, S.; Meyer, F.; Llobet, A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 136, 24
14. Norris, M. R.; Concepcion, J. J.; Fang, Z.; Templeton, J. L.; Meyer, T. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 13580
15. Romain, S.; Bozoglian, F.; Sala, X.; Llobet, A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2768
16. Sala, X.; Maji, S.; Bofill, R.; García-Antón, J.; Escriche, L.; Llobet, A. Acc. Chem. Res. 2013, 47, 504
17. Sala, X.; Romero, I.; Rodríguez, M.; Escriche, L.; Llobet, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 2842
18. Tanaka, K.; Isobe, H.; Yamanaka, S.; Yamaguchi, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 15600
19. Tong, L.; Inge, A. K.; Duan, L.; Wang, L.; Zou, X.; Sun, L. Inorg. Chem. 2013, 52, 2505
20. Wang, L.; Duan, L.; Stewart, B.; Pu, M.; Liu, J.; Privalov, T.; Sun, L. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18868
21. Cline, E. D.; Adamson, S. E.; Bernhard, S. Inorg. Chem. 2008, 47, 10378
22. Graeupner, J.; Hintermair, U.; Huang, D. L.; Thomsen, J. M.; Takase, M.; Campos, J.; Hashmi, S. M.; Elimelech, M.; Brudvig, G. W.; Crabtree, R. H. Organometallics 2013, 32, 5384
23. Grotjahn, D. B.; Brown, D. B.; Martin, J. K.; Marelius, D. C.; Abadjian, M.-C.; Tran, H. N.; Kalyuzhny, G.; Vecchio, K. S.; Specht, Z. G.; Cortes-Llamas, S. A.; Miranda-Soto, V.; van Niekerk, C.; Moore, C. E.; Rheingold, A. L. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19024
24. Hull, J. F.; Balcells, D.; Blakemore, J. D.; Incarvito, C. D.; Eisenstein, O.; Brudvig, G. W.; Crabtree, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8730
25. Lalrempuia, R.; McDaniel, N. D.; Müller-Bunz, H.; Bernhard, S.; Albrecht, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9765
26. McDaniel, N. D.; Coughlin, F. J.; Tinker, L. L.; Bernhard, S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 130, 210
27. Parent, A. R.; Brewster, T. P.; De Wolf, W.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Inorg. Chem. 2012, 51, 6147
28. Puntoriero, F.; La Ganga, G.; Sartorel, A.; Carraro, M.; Scorrano, G.; Bonchio, M.; Campagna, S. Chem. Commun. 2010, 46, 4725
29. Chen, G.; Chen, L.; Ng, S.-M.; Man, W.-L.; Lau, T.-C. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1789
30. Gong, M.; Li, Y.; Wang, H.; Liang, Y.; Wu, J. Z.; Zhou, J.; Wang, J.; Regier, T.; Wei, F.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8452
31. Hong, D.; Mandal, S.; Yamada, Y.; Lee, Y.-M.; Nam, W.; Llobet, A.; Fukuzumi, S. Inorg. Chem. 2013, 52, 9522
32. Hong, D.; Yamada, Y.; Nagatomi, T.; Takai, Y.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19572
33. Fu, S.; Liu, Y.; Ding, Y.; Du, X.; Song, F.; Xiang, R.; Ma, B. Chem. Commun. 2014, 50, 2167
34. Moonshiram, D.; Alperovich, I.; Concepcion, J. J.; Meyer, T. J.; Pushkar, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 3765
35. Kanan, M. W.; Nocera, D. G. Science 2008, 321, 1072
36. Singh, A.; Spiccia, L. Coord. Chem. Rev. 2013, 257, 2607
37. Ellis, W. C.; McDaniel, N. D.; Bernhard, S.; Collins, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10990
38. Codolà, Z.; Garcia-Bosch, I.; Acuña-Parés, F.; Prat, I.; Luis, J. M.; Costas, M.; Lloret-Fillol, J. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 8042
39. Fillol, J. L.; Codolà, Z.; Garcia-Bosch, I.; Gómez, L.; Pla, J. J.; Costas, M. Nat. Chem. 2011, 3, 807
40. Zhang, B.; Li, F.; Yu, F.; Cui, H.; Zhou, X.; Li, H.; Wang, Y.; Sun, L. Chem.-Asian J. 2014, 9, 1515
41. Hoffert, W. A.; Mock, M. T.; Appel, A. M.; Yang, J. Y.; Eur, J. Inorg. Chem. 2013, 2013, 3846
42. Coggins, M. K.; Zhang, M.-T.; Vannucci, A. K.; Dares, C. J.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 10.1021/ja412822u
43. Klepser, B. M.; Bartlett, B. M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1694
44. Huang, Z.; Luo, Z.; Geletii, Y. V.; Vickers, J. W.; Yin, Q.; Wu, D.; Hou, Y.; Ding, Y.; Song, J.; Musaev, D. G.; Hill, C. L.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2068
45. Pizzolato, E.; Natali, M.; Posocco, B.; Montellano Lopez, A.; Bazzan, I.; Di Valentin, M.; Galloni, P.; Conte, V.; Bonchio, M.; Scandola, F.; Sartorel, A. Chem. Commun. 2013, 49, 9941
46. McAlpin, J. G.; Surendranath, Y.; Dincǎ, M.; Stich, T. A.; Stoian, S. A.; Casey, W. H.; Nocera, D. G.; Britt, R. D. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6882
47. 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
48. Limburg, J.; Vrettos, J. S.; Liable-Sands, L. M.; Rheingold, A. L.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Science 1999, 283, 1524
49. Robinson, D. M.; Go, Y. B.; Mui, M.; Gardner, G.; Zhang, Z.; Mastrogiovanni, D.; Garfunkel, E.; Li, J.; Greenblatt, M.; Dismukes, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3494
50. Collins, T. J.; Gordon-Wylie, S. W. Long-Lived Homogeneous Oxidation Catalysts, U.S. Patent 5,847,120, December 8, 1998.
51. Panda, C.; Ghosh, M.; Panda, T.; Banerjee, R.; Sen Gupta, S. Chem. Commun. 2011, 47, 8016
52. Collins, T. J. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 782
53. Ghosh, M.; Singh, K. K.; Panda, C.; Weitz, A.; Hendrich, M. P.; Collins, T. J.; Dhar, B. B.; Sen Gupta, S. J. Am. Chem. Soc. 2014, 10.1021/ja412537m
54. Singh, K. K.; Ghosh, M.; Panda, C.; Hendrich, M.; Weitz, A.; Dhar, B.; Sen Gupta, S. (submitted for publication).
55. Kotani, H.; Suenobu, T.; Lee, Y.-M.; Nam, W.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3249
56. Company, A.; Sabenya, G.; González-Béjar, M.; Gómez, L.; Clémancey, M.; Blondin, G.; Jasniewski, A. J.; Puri, M.; Browne, W. R.; Latour, J.-M.; Que, L.; Costas, M.; Pérez-Prieto, J.; Lloret-Fillol, J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4624
57. Wadsworth, E.; Duke, F. R.; Goetz, C. A. Anal. Chem. 1957, 29, 1824
58. Ghosh, A.; Ryabov, A. D.; Mayer, S. M.; Horner, D. C.; Prasuhn, D. E.; Sen Gupta, S.; Vuocolo, L.; Culver, C.; Hendrich, M. P.; Rickard, C. E. F.; Norman, R. E.; Horwitz, C. P.; Collins, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12378
59. Polshin, V.; Popescu, D.-L.; Fischer, A.; Chanda, A.; Horner, D. C.; Beach, E. S.; Henry, J.; Qian, Y.-L.; Horwitz, C. P.; Lente, G.; Fabian, I.; Münck, E.; Bominaar, E. L.; Ryabov, A. D.; Collins, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4497
60. Ellis, W. C.; Tran, C. T.; Denardo, M. A.; Fischer, A.; Ryabov, A. D.; Collins, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18052
61. Popescu, D.-L.; Chanda, A.; Stadler, M.; de Oliveira, F. T.; Ryabov, A. D.; Münck, E.; Bominaar, E. L.; Collins, T. J. Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 2050
62. 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
63. Beach, E. S.; Duran, J. L.; Horwitz, C. P.; Collins, T. J. Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 7072
64. Chanda, A.; Shan, X.; Chakrabarti, M.; Ellis, W. C.; Popescu, D. L.; Tiago de Oliveira, F.; Wang, D.; Que, L.; Collins, T. J.; Münck, E.; Bominaar, E. L. Inorg. Chem. 2008, 47, 3669
65. Liao, R.-Z.; Li, X.-C.; Siegbahn, P. E. M. Eur. J. Inorg. Chem. 2014, 2014, 728
66. Ertem, M. Z.; Gagliardi, L.; Cramer, C. J. Chem. Sci. 2012, 3, 1293
67. Shafirovich, V. Y.; Khannanov, N. K.; Shilov, A. E. J. Inorg. Biochem. 1981, 15, 113
68. Duan, L.; Xu, Y.; Zhang, P.; Wang, M.; Sun, L. Inorg. Chem. 2009, 49, 209
69. Kwon, E.; Cho, K.-B.; Hong, S.; Nam, W. Chem. Commun. 2014, 50, 5572
70. Kaledin, A. L.; Huang, Z.; Geletii, Y. V.; Lian, T.; Hill, C. L.; Musaev, D. G. J. Phys. Chem. A 2009, 114, 73