Isolated impact of ruffling on the vibrational spectrum of Ni porphyrins. Diagnosing out-of-plane distortions

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 108, Issue 7, 2004, Pages 1224-1232

  Tsai, Hui Hsu Gavin ^a,b   Simpson, M Cather ^a  

^a CASE WESTERN RESERVE UNIVERSITY   (United States)

^b SAIC FREDERICK INC   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONFORMATIONS; ELECTRON ENERGY LEVELS; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR SPECTROSCOPY; MOLECULAR STRUCTURE; MOLECULAR VIBRATIONS; NICKEL COMPOUNDS; OPTIMIZATION; PHOTOCHEMICAL REACTIONS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY; NICKEL PORPHYRIN; POTENTIAL ENERGY SURFACE;

PORPHYRINS;

EID: 1442288231     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp036880w     Document Type: Article

References (75)

1. Shelnutt, J. A.; Song, X.-Z.; Ma, J.-G.; Jia, S.-L.; Jentzen, W.; Medforth, C. J. Chem. Soc. Rev. 1998, 27, 31.
2. Ravikanth, M.; Chandrashekar, T. K. Struct. Bonding 1995, 82, 105.
3. Senge, M. O. Highly Substituted Porphyrins. In The Porphyrin Handbook; Kadish, K. M., Smith, K. M., Guilard, R., Eds.; Academic Press: New York, 2000; Vol. 1, p 239.
4. Barkigia, K. M.; Chantranupong, L.; Smith, K. M.; Fajer, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 7566.
5. Barkigia, K. M.; Renner, M. W.; Furenlid, L. R.; Medforth, C. J.; Smith, K. M.; Fajer, J. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 3627.
6. Kadish, K. M.; D'Souza, F.; Villard, A.; Autret, M.; Van Caemelbacke, E.; Blanco, P.; Antonini, A.; Tagliatesta, P. Inorg. Chem. 1994, 33, 5169.
7. Ochsenbein, P.; Ayougou, K.; Mandon, D.; Fischer, G.; Weiss, R.; Austin, R.; Jayaraj, K.; Gold, A.; Terner, J.; Fajer, J. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1994, 33, 348.
8. Kadish, K. M.; Van Caemelbacke, E.; D'Souza, F.; Medforth, C. J.; Smith, K. M.; Tabard, A.; Guilard, R. Inorg. Chem. 1995, 34, 2984.
9. Kadish, K. M.; Lin, M.; Van Caemelbacke, E.; De Stefano, G.; Medforth, C. J.; Nurco, D. J.; Nelson, N. Y.; Krattinger, B.; Muzzi, C. M.; Jaquinrod, L.; Xu, Y.; Shyr, D. C.; Smith, K. M.; Shelnutt, J. A. Inorg. Chem. 2002, 41, 6673.
10. Renner, M. W.; Barkigia, K. M.; Melamed, D.; Gisselbrecht, J.-P.; Nelson, N. Y.; Smith, K. M.; Fajer, J. Res. Chem. Intermed. 2002, 28, 741.
11. Alden, R. G.; Ondrias, M. R.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 691.
12. Retsek, J. L.; Drain, C. M.; Kirmaier, C.; Nurco, D. J.; Medforth, C. J.; Smith, K. M.; Sazanovich, I. V.; Chirvony, V. S.; Fajer, J.; Holten, D. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9787 and references therein.
13. Perollier, C.; Pecaut, J.; Ramasseul, R.; Marchon, J.-C. Inorg. Chem. 1999, 38, 3758.
14. Gazeau, S.; Pecaut, J.; Haddad, R. E.; Shelnutt, J. A.; Marchon, J.-C. Eur. J. Inorg. Chem. 2002, 2956.
15. Hambright, P.; Shah, B.; Shears, B. Inorg. Chem. 1971, 10, 1828.
16. Barkigia, K. M.; Berber, M. D.; Fajer, J.; Medforth, C. J.; Renner, M. W.; Smith, K. M. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 8851.
17. Cochran, A. G.; Schultz, P. G. Science 1990, 249, 781.
18. Takeda, J.; Ohya, T.; Sato, M. Inorg. Chem. 1992, 31, 2877.
19. Blackwood, M. E. J.; Rush, T. S. I.; Medlock, A.; Dailey, H. A.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12170.
20. Blackwood, J.; Milton, E.; Rush, I.; Thomas, S.; Romesberg, F.; Schultz, P. G.; Spiro, T. G. Biochemistry 1998, 37, 779.
21. Franco, R.; Ma, J.-G.; Lu, Y.; Ferreira, G. C.; Shelnutt, J. A. Biochemistry 2000, 39, 2517.
22. Finikova, O. S.; Cheprakov, A. V.; Carroll, P. J.; Dalosto, S.; Vinogradov, S. A. Inorg. Chem. 2002, 41, 6944.
23. Yin, J.; Andryski, S. E.; Beuscher, A. E. T.; Stevens, R. C.; Schultz, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 856.
24. Hobbs, J. D.; Shelnutt, J. A. J. Protein Chem. 1995, 14, 19.
25. Jentzen, W.; Song, X. Z.; Shelnutt, J. A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 1684.
26. Jentzen, W.; Ma, J. G.; Shelnutt, J. A. Biophys. J. 1998, 74, 753.
27. Shelnutt, J. A. Molecular Simulations and Normal-Coordinate Structural Analysis of Porphyrins and Heme Proteins. In Theoretical and Physical Characterization; Kadish, K. M., Smith, K. M., Guilard, R., Eds.; The Porphyrin Handbook, Vol. 7; Academic Press: New York, 2000; p 167.
28. Scheidt, W. R.; Lee, Y. J. Struct. Bonding 1987, 64, 1.
29. Scheidt, W. R. Systematics of Porphyrins and Metalloporphyrins. In Inorganic, Organometallic and Coordination Chemistry; Kadish, K. M., Smith, K. M., Guilard, R., Eds.; The Porphyrin Handbook, Vol. 3; Academic Press: New York, 2000; p 49.
30. Song, X.-Z.; Jentzen, W.; Jia, S.-L.; Jaquinod, L.; Nurco, D. J.; Medforth, C. J.; Smith, K. M.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 12975.
31. Medforth, C. J.; Senge, M. O.; Smith, K. M.; Sparks, L. D.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 9859.
32. Mandon, D.; Ochsenbein, P.; Fischer, J.; Weiss, R.; Jayaraj, K.; Austin, R. N.; Gold, A.; White, P. S.; Brigaud, O.; Battioni, P.; Mansuy, D. Inorg. Chem. 1992, 31, 2044.
33. Sparks, L. D.; Medforth, C. J.; Park, M.-S.; Chamberlain, J. R.; Ondrias, M. R.; Senge, M. O.; Smith, K. M.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 581.
34. Hobbs, J. D.; Majumder, S. A.; Luo, L.; Sickelsmith, G. A.; Quirke, J. M.; Medforth, C. J.; Smith, K. M.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 3261.
35. Jentzen, W.; Simpson, M. C.; Hobbs, J. D.; Song, X.; Ema, T.; Nelson, N. Y.; Medforth, C. J.; Smith, K. M.; Veyrat, M.; Mazzanti, M.; Ramasseul, R.; Marchon, J.-C.; Takeuchi, T.; Goddard, W. A., III; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5.
36. DiMagno, S. G.; Wertsching, A. K.; Charles, R. Ross, I. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8279.
37. Parusel, A. B. J.; Wondimagegen, T.; Ghosh, A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6371.
38. Wertsching, A. K.; Koch, A. S.; DiMagno, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3932.
39. Ryeng, H.; Ghosh, A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8099.
40. Haddad, R. E.; Gazeau, S.; Pecaut, J.; Marchon, J.-C.; Medforth, C. J.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1253.
41. Wasbotten, I. H.; Conradie, J.; Ghosh, A. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 3613.
42. Brennan, T. D.; Scheidt, W. R.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3919.
43. Alden, R. G.; Crawford, B. A.; Doolen, R.; Ondrias, M. R.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 2070.
44. Czernuszewics, R. S.; Li, X.-Y.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7024.
45. Shelnutt, J. A.; Medforth, C. J.; Berber, M. D.; Barkigia, K. M.; Smith, K. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 4077.
46. Piffat, C.; Melamed, D.; Spiro, T. G. J. Phys. Chem. 1993, 97, 7441.
47. Anderson, K. K.; Hobbs, J. D.; Luo, L.; Stanley, K. D.; Quirke, J. M. E.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 12346.
48. Sparks, L. D.; Anderson, K. K.; Medforth, C. J.; Smith, K. M.; Shelnutt, J. A. Inorg. Chem. 1994, 33, 2297.
49. Jentzen, W.; Turowska-Tyrk, I.; Schedit, W. R.; Shelnutt, H. Inorg. Chem. 1996, 35, 3559.
50. Jentzen, W.; Unger, E.; Karvounis, G.; Shelnutt, J. A.; Dreybrodt, W.; Schweitzer-Stenner, R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 14184.
51. Jentzen, W.; Unger, E.; Song, X.-Z.; Jia, S-L.; Turowska-Tyrk, I.; Schweitzer-Stenner, R.; Dreybrodt, W.; Scheidt, W. R.; Shelnutt, J. A. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 5789.
52. Rush, T. S.; Kozlowski, P. M.; Piffat, C. A.; Kumble, R.; Zgierski, M. Z.; Spiro, T. G. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5020.
53. Ghosh, A. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 189.
54. Ghosh, A. Quantum Chemical Studies of Molecular Structures and Potential Energy Surfaces of Porphyrins and Hemes. In Theoretical and Physical Characterization; Kadish, K. M., Smith, K. M., Guilard, R., Eds.; The Porphyrin Handbook, Vol. 7; Academic Press: New York, 2000; p 1.
55. Hoard, J. L. Science 1971, 174, 1295.
56. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, version A.9; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
57. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
58. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
59. Petersson, G. A.; Al-Laham, M. A. J. Chem. Phys. 1991, 94, 6081.
60. Tsai, H.-H. G.; Simpson, M. C. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 526.
61. Kozlowski, P. M.; Rush, III, T. S.; Jarzecki, A. A.; Zgierski, M. Z.; Chase, B.; Piffat, C.; Ye, B.-H.; Li, X.-Y.; Peter, P.; Spiro, T. G. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 1357.
62. Spiro, T. G.; Czernuszewicz, R. S.; Li, X.-Y. Coord. Chem. Rev. 1990, 100, 541.
63. Abe, M.; Kitagawa, T.; Kyogoku, Y. J. Chem. Phys. 1978, 69, 4526.
64. Kitagawa, T.; Abe, M.; Ogoshi, H. J. Chem. Phys. 1978, 69, 4516.
65. Vangberg, T.; Ghosh, A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 12154.
66. Stoll, L. K.; Zgierski, M. Z.; Kozlowski, P. M. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 4165.
67. Stoll, L. K.; Zgierski, M. Z.; Kozlowski, P. M. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 170.
68. Koch, W.; Holthausen, M. C. A Chemist's Guide to Density Functional Theory; WILEY-VCH Verlag: Weinheim, 2000.
69. Unger, E.; Bobinger, U.; Dreybrodt, W.; Schweitzer-Stenner, R. J. Phys. Chem. 1993, 97, 9956.
70. Tsai, H.-H.; Simpson, M. C. Manuscript in progress.
71. Hoard, J. L. Stereochemistry of Porphyrins and Metalloporphyrins. In Porphyrins and Metalloporphyrins; Smith, K. M., Ed.; Elsevier: Amsterdam, 1975; p 317.
72. Meyer, J. E. F. Acta Crystallogr., Sect. B: Struct, Crystallogr. Cryst. Chem. 1972, B28, 2162.
73. Cullen, D. L.; Meyer, J. E. F. J. Am. Chem. Soc. 1974, 96, 2095.
74. Maclean, A. L.; Foran, G. J.; Kennedy, B. J.; Turner, P.; Hambley, T. W. Aust. J. Chem. 1996, 49, 1273.
75. 8 for these species.