A Highly Oxidizing and Isolable Oxoruthenium(V) Complex [RuV(N4O)(O)]2+: Electronic Structure, Redox Properties, and Oxidation Reactions Investigated by DFT Calculations

化学 氧化还原 氧化剂 分子 环己烷 分子间力 键裂 无机化学 光化学 物理化学 结晶学 催化作用 有机化学
作者
Xiangguo Guan,Sharon Lai‐Fung Chan,Chi‐Ming Che
出处
期刊:Chemistry-an Asian Journal [Wiley]
卷期号:8 (9): 2046-2056 被引量:12
标识
DOI:10.1002/asia.201300458
摘要

The electronic structure and redox properties of the highly oxidizing, isolable Ru(V)=O complex [Ru(V)(N4O)(O)](2+), its oxidation reactions with saturated alkanes (cyclohexane and methane) and inorganic substrates (hydrochloric acid and water), and its intermolecular coupling reaction have been examined by DFT calculations. The oxidation reactions with cyclohexane and methane proceed through hydrogen atom transfer in a transition state with a calculated free energy barrier of 10.8 and 23.8 kcal mol(-1), respectively. The overall free energy activation barrier (ΔG(≠)=25.5 kcal mol(-1)) of oxidation of hydrochloric acid can be decomposed into two parts: the formation of [Ru(III)(N4O)(HOCl)](2+) (ΔG=15.0 kcal mol(-1)) and the substitution of HOCl by a water molecule (ΔG(≠)=10.5 kcal mol(-1)). For water oxidation, nucleophilic attack on Ru(V)=O by water, leading to O-O bond formation, has a free energy barrier of 24.0 kcal mol(-1), the major component of which comes from the cleavage of the H-OH bond of water. Intermolecular self-coupling of two molecules of [Ru(V)(N4O)(O)](2+) leads to the [(N4O)Ru(IV)-O2-Ru(III)(N4O)](4+) complex with a calculated free energy barrier of 12.0 kcal mol(-1).

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