Oxidative addition of the ethane C-C bond to Pd. An ab initio benchmark and DFT validation study

Journal of Computational Chemistry

Volumn 26, Issue 10, 2005, Pages 1006-1020

  De Jong, G Theodoor ^a   Geerke, Daan P ^a   Diefenbach, Axel ^b,d   Solà, Miquel ^c   Bickelhaupt, F Matthias ^a  

^a VU UNIVERSITY AMSTERDAM   (Netherlands)

^b PHILIPPS UNIVERSITY MARBURG   (Germany)

^c UNIVERSITY OF GIRONA   (Spain)

^d Sercon GmbH   (Germany)

Author keywords

Ab initio benchmark; Activation of C C bond; Basis sets; Catalysis; Density functional validation; Palladium; Relativistic four component calculations

Indexed keywords

AB INITIO BENCHMARK; ACTIVATION OF C-C BOND; BASIS SETS; DENSITY FUNCTIONAL VALIDATION; RELATIVISTIC FOUR-COMPONENT CALCULATIONS;

ACTIVATION ENERGY; ADDITION REACTIONS; CATALYSIS; CHEMICAL ACTIVATION; CHEMICAL BONDS; FUNCTIONS; OXIDATION; PALLADIUM; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; THERMODYNAMICS;

ETHANE;

EID: 23144450457     PISSN: 01928651     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.20233     Document Type: Article

References (101)

1. Shilov, A. E.; Shul'pin, G. B. Chem Rev 1997, 97, 2879.
2. Crabtree, R. H. Chem Rev 1995, 95, 987.
3. Arndtsen, B. A.; Bergman, R. G.; Mobley, T. A.; Peterson, Th. H. Acc Chem Res 1995, 28, 154.
4. Dedieu, A. Chem Rev 2000, 100, 543.
5. Fayet, P.; Kaldor, A.; Cox, D. M. J Chem Phys 1990, 92, 254.
6. Weisshaar, J. C. Acc Chem Res 1993, 26, 213.
7. Carroll, J. J.; Weisshaar, J. C. J Am Chem Soc 1993, 115, 800.
8. Carroll, J. J.; Haug, K. L.; Weisshaar, J. C.; Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M.; Svensson, M. J Phys Chem 1995, 99, 13955.
9. Campbell, M. L. Chem Phys Lett 2002, 365, 361.
10. Low, J. J.; Goddard, W. A., III. J Am Chem Soc 1984, 106, 8321.
11. Low, J. J.; Goddard, W. A., III. Organometallics 1986, 5, 609.
12. Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M.; Nagashima, U.; Wennerberg, J. J Am Chem Soc 1991, 113, 424.
13. Svensson, M.; Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M. J Am Chem Soc 1991, 113, 7076.
14. Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M.; Svensson, M. J Am Chem Soc 1992, 114, 6095.
15. Siegbahn, P. E. M.; Blomberg, M. R. A. J Am Chem Soc 1992, 114, 10548.
16. Siegbahn, P. E. M.; Blomberg, M. R. A.; Svensson, M. J Am Chem Soc 1993, 115, 1952.
17. Heiberg, H.; Gropen, O.; Swang, O. Int J Quantum Chem 2003, 92, 391.
18. Wittborn, A. M. C.; Costas, M.; Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M. J Chem Phys 1997, 107, 4318.
19. Diefenbach, A.; Bickelhaupt, F. M. J Chem Phys 2001, 115, 4030.
20. de Jong, G. Th.; Visscher, L. Theor Chem Acc 2002, 107, 304.
21. Smurnyi, E. D.; Gloriozov, I. P.; Ustynuk, Yu. A. Russ J Phys Chem 2003, 77, 1699.
22. Jun, C. H. Chem Soc Rev 2004, 33, 610.
23. Diefenbach, A.; Bickelhaupt, F. M. J Phys Chem A 2004, 108, 8460.
24. de Jong, G. Th.; Solà, M.; Visscher, L.; Bickelhaupt, F. M. J Chem Phys 2004, 121, 9982.
25. de Jong, G. Th.; Geerke, D. P.; Diefenbach, A.; Bickelhaupt, F. M. Chem Phys 2005, 313, 261.
26. Hohenberg, P.; Kohn, W. Phys Rev 1964, 136, B864.
27. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys Rev 1965, 140, A1133.
28. Parr, R. G.; Yang, W. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford University Press: New York, 1989.
29. Møller, C; Plesset, M. S. Phys Rev 1934, 46, 618.
30. Cizek, J. J Chem Phys 1966, 45, 4256.
31. Purvis, G. D., III.; Bartlett, R. J. J Chem Phys 1982, 76, 1910.
32. Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A.; Head-Gordon, M. Chem Phys Lett 1989, 157, 479.
33. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol Phys 1970, 19, 553.
34. Siegbahn, P. E. M.; Blomberg, M. R. A.; Svensson, M. Chem Phys Lett 1994, 223, 35.
35. Diefenbach, A.; de Jong, G. Th.; Bickelhaupt, F. M. Mol Phys 2005, 103, 995.
36. Baker, J.; Muir, M.; Andzelm, J. J Chem Phys 1995, 102, 2063.
37. Barone, V.; Adamo, C. J Chem Phys 1996, 105, 11007.
38. Thümmel, H. T.; Bauschlicher, C. W., Jr. J Phys Chem A 1997, 101, 1188.
39. Bach, R. D.; Glukhovtsev, M. N.; Gonzales, C. J Am Chem Soc 1998, 120, 9902.
40. Gritsenko, O. V.; Ensing, B.; Schippers, P. R. T.; Baerends, E. J. J Phys Chem A 2000, 104, 8558.
41. Poater, J. Phys Chem Chem Phys 2002, 4, 722.
42. Nibbering, N. M. M. Adv Phys Org Chem 1988, 24, 1.
43. Bickelhaupt, F. M. Mass Spectrom Rev 2001, 20, 347.
44. Baerends, E. J.; Ellis, D. E.; Ros, P. Chem Phys 1973, 2, 41.
45. Fonseca Guerra, C.; Snijders, J. G.; te Velde, G.; Baerends, E. J. Theor Chem Ace 1998, 99, 391.
46. te Velde, G.; Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J.; Fonseca Guerra, C.; van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Ziegler, T. J Comput Chem 2001, 22, 931.
47. Baerends, E. J.; Autschbach, J. A.; Bérces, A.; Bo, C.; Boerrigter, P. M.; Cavallo, L.; Chong, D. P.; Deng, L.; Dickson, R. M.; Ellis, D. E.; Fan, L.; Fischer, T. H.; Fonseca Guerra, C.; van Gisbergen, S. J. A.; Groeneveld, J. A.; Gritsenko, O. V.; Grüning, M.; Harris, F. E.; van den Hoek, P.; Jacobsen, H.; van Kessel, G.; Kootstra, F.; van Lenthe, E.; Osinga, V. P.; Patchkovskii, S.; Philipsen, P. H. T.; Post, D.; Pye, C. C.; Ravenek, W.; Ros, P.; Schipper, P. R. T.; Schreckenbach, G.; Snijders, J. G.; Sola, M.; Swart, M.; Swerhone, D.; te Velde, G.; Vernooijs, P.; Versluis, L.; Visser, O.; van Wezenbeek, E.; Wiesenekker, G.; Wolff, S. K.; Woo, T. K.; Ziegler, T. Computer code ADF2002.03; SCM, Theoretical Chemistry, Vrije Universiteit: Amsterdam, The Netherlands, 2002.
48. Becke, A. D. Phys Rev A 1988, 38, 3098.
49. Perdew, J. P. Phys Rev B 1986, 33, 8822.
50. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys Rev B 1988, 37, 785.
51. Perdew, J. P. In Electronic Structure of Solids '91; Ziesche, P.; Eschrig, H., Eds.; Akademie Verlag: Berlin, 1991.
52. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys Rev B 1992, 45, 13244.
53. Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys Rev B 1992, 46, 6671.
54. Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys Rev B 1993, 49, 4978(E).
55. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys Rev Lett 1996, 77, 3865.
56. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys Rev Lett 1997, 78, 1396(E).
57. Zhang, Y.; Yang, W. Phys Rev Lett 1998, 80, 890.
58. Hammer, B.; Hansen, L. B.; Nørkov, J. K. Phys Rev B 1999, 59, 7413.
59. Handy, N. C.; Cohen, A. J. Mol Phys 2001, 99, 403.
60. van Lenthe, E.; Baerends, E. J.; Snijders, J. G. J Chem Phys 1994, 101, 9783.
61. Visscher, L.; Lee, T. J.; Dyall, K. G. J Chem Phys 1996, 105, 8769.
62. Jensen, H. J. Aa.; Saue, T.; Visscher, L. Computer Code DIRAC, release 4.0; Syddansk Universitet: Odense, Denmark, 2004.
63. Dyall, K. G. J Chem Phys 1994, 100, 2118.
64. Visscher, L. Theor Chem Ace 1997, 98, 68.
65. Dunning, Th. H., Jr. J Chem Phys 1989, 90, 1007.
66. Kendall, R. A.; Dunning, Th. H., Jr.; Harrison, R. J. J Chem Phys 1992, 96, 6796.
67. Visscher, L.; Aerts, P. J. C.; Visser, O.; Nieuwpoort, W. C. Int J Quantum Chem: Quantum Chem Symp 1991, 25, 131.
68. Ehlers, A. W.; Böhme, M.; Dapprich, S.; Gobbi, A.; Höllwarth, A.; Jonas, V.; Köhler, K. F.; Stegmann, R.; Veldkamp, A.; Frenking, G. Chem Phys Lett 1993, 208, 111.
69. Langhoff, S. R.; Petterson, L. G. M.; Bauschlicher, C. W., Jr. J Chem Phys 1987, 86, 268.
70. Osanai, Y.; Sekiya, M.; Noro, T.; Koga, T. Mol Phys 2003, 101, 65.
71. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can J Phys 1980, 58, 1200.
72. Becke, A. D. J Chem Phys 1988, 88, 1053.
73. Becke, A. D.; Roussel, M. R. Phys Rev A 1989, 39, 3761.
74. Filatov, M.; Thiel, W. Mol Phys 1997, 91, 847.
75. Hamprecht, F. A.; Cohen, A. J.; Tozer, D. J.; Handy, N. C. J Chem Phys 1998, 109, 6264.
76. Tsuneda, T.; Suzumura, T.; Hirao, K. J Chem Phys 1999, 110, 10664.
77. Boese, A. D.; Doltsinis, N. L.; Handy, N. C.; Sprik, M. J Chem Phys 2000, 112, 1670.
78. Boese, A. D.; Handy, N. C. J Chem Phys 2001, 114, 5497.
79. Proynov, E. I.; Sirois, S.; Salahub, D. R. Int J Quantum Chem 1997, 64, 427.
80. van Voorhis, T.; Scuseria, G. E. J Chem Phys 1998, 109, 400.
81. Krieger, J. B.; Chen, J.; Iafrate, G. J.; Savin, A. In Electron Correlation and Material Properties; Gonis, A.; Kioussis, N., Eds.; Plenum: New York, 1999.
82. Perdew, J. P.; Kurth, S.; Zupan, A.; Blaha, P. Phys Rev Lett 1999, 82, 2544.
83. Perdew, J. P.; Kurth, S.; Zupan, A.; Blaha, P. Phys Rev Lett 1999, 82, 5179(E).
84. Proynov, E.; Chermette, H.; Salahub, D. R. J Chem Phys 2000, 113, 10013.
85. Tao, J.; Perdew, J. P.; Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E. Phys Rev Lett 2003, 91, 146401.
86. Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E.; Tao, J.; Perdew, J. P. J Chem Phys 2003, 119, 12129.
87. Becke, A. D. J Chem Phys 1993, 98, 5648.
88. Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J Phys Chem 1994, 98, 11623.
89. Hertwig, R. H.; Koch, W. Chem Phys Lett 1997, 268, 345.
90. Frenking, G.; Antes, I.; Böhme, M.; Dapprich, S.; Ehlers, A. W.; Jonas, V.; Neuhaus, A.; Otto, M.; Stegmann, R.; Veldkamp, A.; Vyboishchikov, S. F. In Reviews in Computational Chemistry; Lipkowitz, K. B.; Boyd, D. B., Eds.; VCH Publishers Inc.: New York, 1996, p. 63.
91. Cundari, Th. R.; Benson, M. T.; Lutz, M. L. In Reviews in Computational Chemistry; Lipkowitz, K. B.; Boyd, D. B., Eds.; VCH Publishers Inc.: New York, 1996, p. 145.
92. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J Chem Phys 1985, 82, 299.
93. Jonas, V.; Frenking, G.; Reetz, M. T. J Comput Chem 1992, 13, 919.
94. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, Jr., J. A.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Computer Code Gaussian 03, Rev. A. 11; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
95. Yi, S. S.; Reichert, E. L.; Holthausen, M. C.; Koch, W.; Weisshaar, J. C. Chem Eur J 2000, 6.
96. Robertson, S. H.; Wardlaw, D. M.; Hirst, D. M. J Chem Phys 1993, 99, 7748.
97. Pesa, M.; Pilling, M. J.; Robertson, S. H. J Phys Chem A 1998, 102, 8526.
98. Lorant, F.; Behar, F.; Goddard, W. A., III; Tang, Y. J Phys Chem A 2001, 105, 7896.
99. Hay, P. J. J Am Chem Soc 1981, 103, 1390.
100. Huzinaga, S. J Chem Phys 1977, 66, 4245.
101. Raffenetti, R. C. J Chem Phys 1973, 58, 4452.