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Electrocatalysis of hydrogen evolution by synthetic diiron units using weak acids as the proton source: Pathways of doubtful relevance to enzymic catalysis by the diiron subsite of [FeFe] hydrogenase - 14/08/08

Doi : 10.1016/j.crci.2008.04.008 
Stacey J. Borg a, Saad K. Ibrahim b, Christopher J. Pickett b, ⁎ , Stephen P. Best a, ⁎
a School of Chemistry, University of Melbourne, Melbourne 3010, Victoria, Australia 
b School of Chemical Sciences and Pharmacy, University of East Anglia, Norwich NR4 7TJ, UK 

Corresponding authors.

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Abstract

IR spectroelectrochemical studies of bis(thiolate) and dithiolate-bridged diiron carbonyl compounds, [Fe2(μ-SR)2(CO)6], show that the primary reduction process results in rapid chemical reaction, leading to two-electron reduced products. When the reaction is conducted under an inert atmosphere, the major product is [Fe2(μ-SR)(μ-CO)(CO)6]1−, where in the case of dithiolate-bridged neutral compounds the product has one bridging and one non-bound sulfur atom. This product is formed in near-quantitative yield for solutions saturated with CO. Reduction of [Fe2(μ-SR)(μ-CO)(CO)6]1− occurs at potentials near −2.0V vs. SCE to give a range of products including [Fe(CO)4]2−. Reduction of thiolate-bridged diiron compounds at mild potentials in the presence of CH3COOH leads to formation of [Fe2(μ-SR)(μ-CO)(CO)6]1− and this is accompanied by an acid-base reaction with the dissociated thiolate. The reaction is largely reversible with recovery of ca. 90% of the starting diiron compound and CH3COOH. In the presence of acid, reduction of [Fe2(μ-SR)2(CO)6] proceeds without generation of observable concentrations of the structurally related one-electron reduced compound. Electrocatalytic proton reduction is achieved when the potential is stepped sufficiently negative to reduce [Fe2(μ-SR)(μ-CO)(CO)6]1−, an observation in keeping with the cyclic voltammetry of the system. Since the catalytic species involved in the weak-acid reactions is structurally distinct from the starting material, and the diiron subsite of the hydrogenase H-cluster, these experiments are of dubious relevance to the biological system.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Transition metal carbonyls, Spectroelectrochemistry, Electrocatalysis, IR spectroscopy, [FeFe] hydrogenase


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Vol 11 - N° 8

P. 852-860 - août 2008 Retour au numéro
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  • On the electrochemistry of diiron dithiolate complexes related to the active site of the [FeFe]H2ase
  • Jean-François Capon, Frédéric Gloaguen, François Y. Pétillon, Philippe Schollhammer, Jean Talarmin
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  • The effect of bridgehead steric bulk on the ground state and intramolecular exchange processes of (μ-SCH2CR2CH2S)[Fe(CO)3][Fe(CO)2L] complexes
  • Michael L. Singleton, Roxanne M. Jenkins, Cory L. Klemashevich, Marcetta Y. Darensbourg

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