Managing the Redox Potential of PCET in Grotthuss-Type Proton Wires

化学 氧化还原 质子 光化学 质子耦合电子转移 电子转移 电子传输链 氢键 质子输运 分子 无机化学 有机化学 物理 量子力学 生物化学
作者
Emmanuel Odella,Maxim Secor,Edgar A. Reyes Cruz,Walter D. Guerra,María Noel Urrutia,Paul A. Liddell,Thomas A. Moore,Gary F. Moore,Sharon Hammes‐Schiffer,Ana L. Moore
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (34): 15672-15679 被引量:9
标识
DOI:10.1021/jacs.2c05820
摘要

Expanding proton-coupled electron transfer to multiproton translocations (MPCET) provides a bioinspired mechanism to transport protons away from the redox site. This expansion has been accomplished by separating the initial phenolic proton donor from the pyridine-based terminal proton acceptor by a Grotthuss-type proton wire made up of concatenated benzimidazoles that form a hydrogen-bonded network. However, it was found that the midpoint potential of the phenol oxidation that launched the Grotthuss-type proton translocations is a function of the number of benzimidazoles in the hydrogen-bonded network; it becomes less positive (i.e., a weaker oxidant) as the number of bridging benzimidazoles increases. Herein, we report a strategy to maintain the high redox potential necessary for oxidative processes relevant to artificial photosynthesis, e.g., water oxidation and long-range MPCET processes for managing protons. The integrated structural and functional roles of the benzimidazole-based bridge provide sites for substitution of the benzimidazoles with electron-withdrawing groups (e.g., trifluoromethyl groups). Such substitution increases the midpoint potential of the phenoxyl radical/phenol couple so that proton translocations over ∼11 Å become thermodynamically comparable to that of an unsubstituted system where one proton is transferred over ∼2.5 Å. The extended, substituted system maintains the hydrogen-bonded network; infrared spectroelectrochemistry confirms reversible proton translocations from the phenol to the pyridyl terminal proton acceptor upon oxidation and reduction. Theory supports the change in driving force with added electron-withdrawing groups and provides insight into the role of electron density and electrostatic potential in MPCET processes associated with these Grotthuss-type proton translocations.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
姚芭蕉完成签到 ,获得积分0
4秒前
墨水完成签到 ,获得积分10
9秒前
潘道士完成签到 ,获得积分10
22秒前
fawr完成签到 ,获得积分10
24秒前
minuxSCI完成签到,获得积分10
30秒前
34秒前
从容芮应助雪山飞龙采纳,获得10
41秒前
微笑的人形立牌完成签到,获得积分10
41秒前
zhang完成签到 ,获得积分10
42秒前
无聊的月饼完成签到 ,获得积分10
1分钟前
我是老大应助有人采纳,获得10
1分钟前
139完成签到 ,获得积分0
1分钟前
喜悦香萱完成签到 ,获得积分10
1分钟前
爱静静应助雪山飞龙采纳,获得10
1分钟前
SciGPT应助lcubiozy采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
于芋菊完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
称心的绮发布了新的文献求助10
1分钟前
arsenal完成签到 ,获得积分10
1分钟前
11发布了新的文献求助10
1分钟前
记录者完成签到,获得积分10
1分钟前
留胡子的丹彤完成签到 ,获得积分10
1分钟前
李燕君应助11采纳,获得10
1分钟前
carrot完成签到 ,获得积分10
2分钟前
superspace完成签到 ,获得积分10
2分钟前
帅气的不平关注了科研通微信公众号
2分钟前
木南大宝完成签到 ,获得积分10
2分钟前
黄花完成签到 ,获得积分10
2分钟前
jimmy_bytheway完成签到,获得积分0
2分钟前
乐正怡完成签到 ,获得积分0
3分钟前
嘟嘟完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
有人给HC的求助进行了留言
3分钟前
rofsc完成签到 ,获得积分10
3分钟前
王磊完成签到 ,获得积分10
3分钟前
mark33442完成签到,获得积分10
3分钟前
xia完成签到,获得积分10
3分钟前
LSi奇完成签到 ,获得积分10
3分钟前
风不尽,树不静完成签到 ,获得积分10
3分钟前
高分求助中
LNG地下式貯槽指針(JGA指-107) 1000
LNG地上式貯槽指針 (JGA指 ; 108) 1000
Impact of Mitophagy-Related Genes on the Diagnosis and Development of Esophageal Squamous Cell Carcinoma via Single-Cell RNA-seq Analysis and Machine Learning Algorithms 900
QMS18Ed2 | process management. 2nd ed 600
LNG as a marine fuel—Safety and Operational Guidelines - Bunkering 560
Exploring Mitochondrial Autophagy Dysregulation in Osteosarcoma: Its Implications for Prognosis and Targeted Therapy 526
Full waveform acoustic data processing 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 免疫学 细胞生物学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2937273
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2593845
关于积分的说明 6985782
捐赠科研通 2237290
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1188186
版权声明 589976
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 581651