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Folding‐Induced Promotion of Proton‐Coupled Electron Transfers via Proximal Base for Light‐Driven Water Oxidation

Zitieren Sie bitte immer diese URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-312020
  • Proton‐coupled electron‐transfer (PCET) processes play a key role in biocatalytic energy conversion and storage, for example, photosynthesis or nitrogen fixation. Here, we report a series of bipyridine‐containing di‐ to tetranuclear Ru(bda) macrocycles 2 C–4 C (bda: 2,2′‐bipyridine‐6,6′‐dicarboxylate) to promote O−O bond formation. In photocatalytic water oxidation under neutral conditions, all complexes 2 C–4 C prevail in a folded conformation that support the water nucleophilic attack (WNA) pathway with remarkable turnover frequencies of upProton‐coupled electron‐transfer (PCET) processes play a key role in biocatalytic energy conversion and storage, for example, photosynthesis or nitrogen fixation. Here, we report a series of bipyridine‐containing di‐ to tetranuclear Ru(bda) macrocycles 2 C–4 C (bda: 2,2′‐bipyridine‐6,6′‐dicarboxylate) to promote O−O bond formation. In photocatalytic water oxidation under neutral conditions, all complexes 2 C–4 C prevail in a folded conformation that support the water nucleophilic attack (WNA) pathway with remarkable turnover frequencies of up to 15.5 s\(^{−1}\) per Ru unit respectively. Single‐crystal X‐ray analysis revealed an increased tendency for intramolecular π‐π stacking and preorganization of the proximal bases close to the active centers for the larger macrocycles. H/D kinetic isotope effect studies and electrochemical data demonstrate the key role of the proximal bipyridines as proton acceptors in lowering the activation barrier for the crucial nucleophilic attack of H\(_{2}\)O in the WNA mechanism.zeige mehrzeige weniger

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Autor(en): Niklas Noll, Tobias Groß, Kazutaka Shoyama, Florian Beuerle, Frank WürthnerORCiDGND
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-312020
Dokumentart:Artikel / Aufsatz in einer Zeitschrift
Institute der Universität:Fakultät für Chemie und Pharmazie / Institut für Organische Chemie
Sprache der Veröffentlichung:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes / der Zeitschrift (Englisch):Angewandte Chemie International Edition
Erscheinungsjahr:2023
Band / Jahrgang:62
Heft / Ausgabe:7
Aufsatznummer:e202217745
Originalveröffentlichung / Quelle:Angewandte Chemie International Edition 2023, 62(7):e202217745. DOI: 10.1002/anie.202217745.
DOI:https://doi.org/10.1002/anie.202217745
Allgemeine fachliche Zuordnung (DDC-Klassifikation):5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Freie Schlagwort(e):Ruthenium complexes; artificial photosynthesis; folded macrocyles; homogeneous catalysis; photocatalysis
Datum der Freischaltung:16.06.2023
EU-Projektnummer / Contract (GA) number:787937
OpenAIRE:OpenAIRE
Lizenz (Deutsch):License LogoCC BY: Creative-Commons-Lizenz: Namensnennung 4.0 International