Theoretical Study of the Hydrolysis of Iron–Sulfur–Nitrosyl Complex [Fe(NO)2(SCH2)2]+

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The mechanisms of hydrolysis of a model iron–sulfur–nitrosyl complex (ISNC) [Fe(NO)2(SCH2)2]+ 1 with thioformaldehyde ligands have been studied using the density functional theory and polarizable continuum model of water. Quantum chemical calculations employed the TPSSH and M06 functionals and def2-TZVP basis set and took into account interactions with water medium. Hydrolysis of 1 was found to be an exothermic process with small activation energy whereas exchange of NO for H2O is thermodynamically unfavorable. The calculations have predicted lower activation barrier for the associative mechanism with concerted replacement of SCH2 by H2O than for dissociative mechanism with homolytic bond cleavage of the Fe–S coordination bond in water. The mechanism of hydrolysis that involves participation of OH– was found to be less probable at pH 7. The calculation results show that ISNC 1 is of {Fe1+(NO•)2}9 type and retains its tetrahedral structure that is typical for crystals of ISNC with thiocarbonyl ligands.

About the authors

V. B. Luzhkov

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences; Department of Fundamental Physico-Chemical Engineering, Lomonosov Moscow State University

Email: vbl@icp.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia; GSP-1, 119991, Moscow, Russia

V. B. Krapivin

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: vbl@icp.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

N. A. Sanina

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences; Department of Fundamental Physico-Chemical Engineering, Lomonosov Moscow State University

Email: vbl@icp.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia; GSP-1, 119991, Moscow, Russia

S. M. Aldoshin

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vbl@icp.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

References

  1. Butler A.R., Glidewell C., Li M.-H. // Adv. Inorg. Chem. 1988. V. 32. P. 335.
  2. Butler A.R. // Chem. Rev. 2002. V. 102. P. 1155.
  3. Szaciłowski K., Chmura A., Stasicka Z. // Coord. Chem. Rev. 2005. V. 249. P. 2408.
  4. Sanina N.A., Aldoshin S.M. // Russ. Chem. Bull. 2011. V. 60. P. 1223.
  5. Lewandowska H., Kalinowska M., Brzóska K. et al. // Dalton Trans. 2011. V. 40. P. 8273.
  6. Hsiao H.Y., Chung C.W., Santos J.H. et al. // Ibid. 2019. V. 48. P. 9431.
  7. Vanin A.F. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 10356.
  8. Beinert H., Holm R.H., Munck E. // Science. 1997. V. 277. P. 653.
  9. Rao P.V., Holm R.H. // Chem. Rev. 2004. V. 104. P. 527.
  10. Borodulin R.R., Kubrina L.N., Mikoyan V.D. et al. // Nitric Oxide. 2013. V. 29. P. 4.
  11. Keszler A., Diers A.R., Ding Z., Hogg N. // Ibid. 2017. V. 65. P. 1.
  12. Butler A.R., Glidewel C., Hyde A.R. et al. // Polyhedron. 1983. V. 2. P. 1045.
  13. Syrtsova L.A., Sanina N.A., Kabachkov E.N. et al. // RSC Adv. 2014. V. 4. P. 24560.
  14. Pokidova O.V., Shkondina N.I., Syrtsova L.A. et al. // Rus. Chem. Bull., Int. Ed. 2017. V. 66. P. 821.
  15. Sanina N.A., Aldoshin S.M., Korchagin D.V. et al. // Inorg. Chem. Comm. 2014. V. 49. P. 44.
  16. Sanina N.A., Manzhos R.A., Emel’yanova N.S. et al. // J. Mol. Struct. 2019. V. 1181. P. 253.
  17. Buhro W.E., Etter M.C., Georgiou S. et al. // Organometallics. 1987. V. 6. P. 1150.
  18. Schenk W.A., Vedder B., Klüglein M. et al. // Dalton Trans. 2002. V. 16. P. 3123.
  19. Schenk W.A. // Ibid. 2011. V. 40. P. 1209.
  20. Staroverov V.N., Scuseria G.E., Tao J., Perdew J.P. // J. Chem. Phys. 2003. V. 119. P. 12129.
  21. Zhao Y., Truhlar D.G. // Theor. Chem. Acc. 2008. V. 120. P. 215.
  22. Weigend F., Ahlrichs R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2005. V. 7. P. 3297.
  23. Cances E., Mennuci B., Tomassi J.A. // J. Chem. Phys. 1997. V. 107. P. 3032.
  24. Marenich A.V., Cramer C.J., Truhlar D.G. // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. P. 6378.
  25. Ribeiro R.F., Marenich A.V., Cramer C.J. et al. // Ibid. 2011. V. 115. P. 14556.
  26. Krapivin V.B., Sen’ V.D., Luzhkov V.B. // Chem. Phys. 2019. V. 522. P. 214.
  27. Лужков В.Б. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 5. С. 680. DOI: (Luzhkov V.B. // Russ. J. Phys. Chem. 2020. V. 94. P. 680.https://doi.org/10.1134/S003602442005015510.1134/S0036024420050155).https://doi.org/10.31857/S0044453720050155
  28. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et al. Gaussian 09, Revision D.01. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2010.
  29. Grimme S., Ehrlich S., Goerigk L.J. // Comput. Chem. 2011. V. 32. P. 1456.
  30. Лужков В.Б. // Изв. РАН Сер. Хим. 2014. № 3. С. 561.
  31. Pokidova O.V., Luzhkov V.B., Emel’yanova N.S. et al. // Dalton Trans. 2020. V. 49. P. 12674.
  32. Luzhkov V.B., Österberg F., Acharya P. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2002. V. 4. P. 4640.
  33. Westheimer F.H. // Acc. Chem. Res. 1968. V. 1. P. 70.
  34. Florián J., Warshel A. // J. Phys. Chem. B. 1998. V. 102. P. 719.
  35. Hu C.H., Brinck T.J. // J. Phys. Chem. A. 1999. V. 103. P. 5379.
  36. Menegon G., Loos M., Chaimovich H. // Ibid. 2002. V. 106. P. 9078.
  37. Menegon G., Chaimovich H. // Ibid. 2005. V. 109. P. 5625.
  38. Luzhkov V.B., Venanzi C.A. // J. Phys. Chem. 1995. V. 99. P. 2312.
  39. Tsai F.T., Chiou S.J., Tsai M.C. et al. // Inorg. Chem. 2005. V. 44. P. 5872.
  40. Dai R.J., Ke S.C. // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. P. 2335.
  41. Emelyanova N.S., Shestakov A.F., Sulimenkov I.V. et al. // Russ. Chem. Bull. 2012. V. 61. P. 1.
  42. Emel’yanova N.S., Poleshchuk O.K., Sanina N.A. et al. // Ibid. 2014. V. 63. P. 37.
  43. Lo F.C., Li Y.W., Hsu I.J. et al. // Inorg. Chem. 2014. V. 53. P. 10881.
  44. Emelyanova N.S., Shmatko N.Y., Sanina N.A., Aldoshin S.M. // Russ. Chem. Bull. 2017. V. 66. P. 1842.
  45. Banerjee A., Sen S., Paul A. // Chem. Eur. J. 2018. V. 24. P. 3330.
  46. Arantes G.M., Bhattacharjee A., Field M.J. // Angew. Chem. Int. Ed. 2013. V. 52. P. 8144.
  47. Arantes G.M., Field M.J. // J. Phys. Chem. A. 2015. V. 119. P. 10084.
  48. Teixeira M.H., Curtolo F., Camilo S.R. et al. // J. Chem. Inf. Model. 2020. V. 60. P. 653.
  49. Krapivin V.B., Luzhkov V.B., Sanina N.A., Aldoshin S.M. // Mendeleev Commun. 2022. V. 32. P. 457.
  50. Enemark J.H., Feltham R.D. // Coord. Chem. Rev. 1974. V. 13. P. 339.
  51. Vanin A.F., Burbaev D.S. // J. Biophys. 2011. V. 2011. P. 1.
  52. De Abreu H.A., Guimarães L., Duarte H.A. // J. Phys. Chem. A. 2006. V. 110. P. 7713.
  53. Marom N., Tkatchenko A., Rossi M. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2010. V. 6. P. 81.
  54. Zhao Y., Truhlar D.G. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2008. V. 10. P. 2813.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (602KB)
3.

Download (148KB)
4.

Download (98KB)
5.

Download (95KB)
6.

Download (319KB)

Copyright (c) 2023 В.Б. Лужков, В.Б. Крапивин, Н.А. Санина, С.М. Алдошин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».