Electronic Modification of the [Ru<sup>II</sup>(tpy)(bpy)(OH<sub>2</sub>)]<sup>2+</sup> Scaffold: Effects on Catalytic Water Oxidation
Notice bibliographique
Résumé
The mechanistic details of the Ce(IV)-driven oxidation of water mediated by a series of structurally related catalysts formulated as [Ru(tpy)(L)(OH(2))](2+) [L = 2,2'-bipyridine (bpy), 1; 4,4'-dimethoxy-2,2'-bipyridine (bpy-OMe), 2; 4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine (bpy-CO(2)H), 3; tpy = 2,2';6'',2''-terpyridine] is reported. Cyclic voltammetry shows that each of these complexes undergo three successive (proton-coupled) electron-transfer reactions to generate the [Ru(V)(tpy)(L)O](3+) ([Ru(V)=O](3+)) motif; the relative positions of each of these redox couples reflects the nature of the electron-donating or withdrawing character of the substituents on the bpy ligands. The first two (proton-coupled) electron-transfer reaction steps (k(1) and k(2)) were determined by stopped-flow spectroscopic techniques to be faster for 3 than 1 and 2. The addition of one (or more) equivalents of the terminal electron-acceptor, (NH(4))(2)[Ce(NO(3))(6)] (CAN), to the [Ru(IV)(tpy)(L)O](2+) ([Ru(IV)=O](2+)) forms of each of the catalysts, however, leads to divergent reaction pathways. The addition of 1 eq of CAN to the [Ru(IV)=O](2+) form of 2 generates [Ru(V)=O](3+) (k(3) = 3.7 M(-1) s(-1)), which, in turn, undergoes slow O-O bond formation with the substrate (k(O-O) = 3 × 10(-5) s(-1)). The minimal (or negligible) thermodynamic driving force for the reaction between the [Ru(IV)=O](2+) form of 1 or 3 and 1 eq of CAN results in slow reactivity, but the rate-determining step is assigned as the liberation of dioxygen from the [Ru(IV)-OO](2+) level under catalytic conditions for each complex. Complex 2, however, passes through the [Ru(V)-OO](3+) level prior to the rapid loss of dioxygen. Evidence for a competing reaction pathway is provided for 3, where the [Ru(V)=O](3+) and [Ru(III)-OH](2+) redox levels can be generated by disproportionation of the [Ru(IV)=O](2+) form of the catalyst (k(d) = 1.2 M(-1) s(-1)). An auxiliary reaction pathway involving the abstraction of an O-atom from CAN is also implicated during catalysis. The variability of reactivity for 1-3, including the position of the RDS and potential for O-atom transfer from the terminal oxidant, is confirmed to be intimately sensitive to electron density at the metal site through extensive kinetic and isotopic labeling experiments. This study outlines the need to strike a balance between the reactivity of the [Ru═O](z) unit and the accessibility of higher redox levels in pursuit of robust and reactive water oxidation catalysts.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
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