Can the semiempirical PM3 scheme describe iron-containing bioinorganic molecules?

Journal of Computational Chemistry

Volumn 27, Issue 12, 2006, Pages 1307-1323

  Mcnamara, Jonathan P ^a   Sundararajan, Mahesh ^a   Hillier, Ian H ^a   Ge, Jun ^a   Campbell, Andrew ^a   Morgado, Claudio ^a  

^a UNIVERSITY OF MANCHESTER   (United Kingdom)

Author keywords

Cytochrome P450; Iron only hydrogenase; Iron sulfur cubane; PM3; Transition metal

Indexed keywords

DATA REDUCTION; HYDROGENATION; IRON COMPOUNDS; PROTEINS; REDOX REACTIONS; SET THEORY; TRANSITION METALS;

CYTOCHROME P450; IRON-ONLY HYDROGENASE; IRON-SULFUR CUBANE; PM3;

ORGANOMETALLICS;

HYDROGENASE; IRON DERIVATIVE;

ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; METABOLISM;

HYDROGENASE; IRON COMPOUNDS; MODELS, CHEMICAL; MOLECULAR STRUCTURE;

EID: 33747166128     PISSN: 01928651     EISSN: 1096987X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.20403     Document Type: Article

References (77)

1. Beddie, C.; Webster, C. E.; Hall, M. B. Dalton Trans 2005, 21, 3542.
2. Zampella, O.; Kravitz, J. Y.; Webster, C. E.; Fantucci, P.; Hall, M. B.; Carlson, H. A.; Pecoraro, V. L.; De Gioia, L. Inorg Chem 2004, 43, 4127.
3. McNamara, J. P.; Hillier, I. H.; Bhachu, T. S.; Garner, C. D. Dalton Trans 2005, 31, 3572.
4. Maseras, F.; Morokuma, K. J. Comput Chem 1995, 16, 1170.
5. Field, M. J.; Basch, M.; Karplus, M. J Comput Chem 1990, 11, 700.
6. Gao, J.; Xia, X. Science 1992, 258, 631.
7. Morgado, C.; McNamara, J. P.; Hillier, I. H.; Sundararajan, M. Mol Phys 2005, 103, 905.
8. Ghosh, A.; Taylor, P. R. Curr Opin Chem Biol 2003, 7, 113.
9. Ghosh, A.; Persson, B. J.; Taylor, P. R. JBIC 2003, 8, 507.
10. Kennepohl, P.; Solomon, E. I. Inorg Chem 2003, 42, 696.
11. Li, H.; Webb, S. P.; Ivanic, J.; Jensen, J. H. J Am Chem Soc 2004, 126, 8010.
12. Clark, T. J Mol Struct (Theochem) 2000, 530, 1.
13. Tresadern, G.; Wang, H.; Faulder, P. F.; Burton, N. A.; Hillier, I. H. Mol Phys 2003, 101, 2775.
14. Alhambra, C.; Luz Sanchez, M.; Corchado, J.; Gao, J.; Truhlar, D. G. Chem Phys Lett 2001, 347, 512.
15. Rossi, I.; Truhlar, D. G. Chem Phys Lett 1995, 233, 231.
16. Dewar, M. J. S.; Thiel, W. J Am Chem Soc 1977, 99, 4899.
17. Dewar, M. J. S.; Zoebisch, E. G.; Healy, E. F.; Stewart, J. J. P. J Am Chem Soc 1993, 115, 5348.
18. Stewart, J. J. P. J Comput Chem 1989, 10, 209.
19. Stewart, J. J. P. J Mol Model 2004, 10, 155.
20. Thiel, W.; Voityuk, A. A. Theor Chim Acta 1992, 81, 391.
21. Thiel, W.; Voityuk, A. A. Theor Chim Acta, 1996, 93, 315.
22. Winget, P.; Horn A. H. C.; Selçuki, C.; Martin, B.; Clark, T. J Mol Model 2003, 9, 408.
23. Lopez, X.; York, D. Theor Chem Acc 2003, 109, 149.
24. Green, M. T. J Am Chem Soc 1998, 120, 10772.
25. Stewart, J. J. P. MOPAC 2002; Fujitsu Limited: Tokyo, Japan.
26. Voityuk, A. A.; Rösch, N. J Phys Chem A 2000, 104, 4089.
27. Cundari, T. R.; Deng, J.; Fu, W. Int J Quantum Chem 2000, 77, 421.
28. Mohr, M.; McNamara, J. P.; Wang, H.; Rajeev, S. A.; Ge, J.; Morgado, C.; Hillier, I. H. Faraday Discuss 2003, 124, 413.
29. Sundararajan, M.; McNamara, J. P.; Hillier, I. H.; Wang, H.; Burton, N. A. Chem Phys Lett 2005, 404, 9.
30. Sundararajan, M.; McNamara, J. P.; Mohr, M.; Wang, H.; Hillier, I. H. Biochem Soc Trans 2005, 33, 20.
31. Brothers, E. N.; Merz, K. M., Jr. J Phys Chem B 2002, 106, 2779.
32. Hutter, M. C.; Reimers, J. R.; Hush, N. S. J Phys Chem B 1998, 102, 8080.
33. McNamara, J. P.; Sundararajan, M.; Hillier, I. H. J Mol Graph Model 2005, 24, 128.
34. Stephens, P. J.; Jollie, D. R.; Warshel, A. Chem Rev 1996, 96, 2491.
35. Shaik, S.; Kumar, D.; de Visser, S. P.; Altun, A.; Thiel, W. Chem Rev 2005, 105, 2279.
36. Baik, M.-H.; Newcomb, M.; Friesner, R. A.; Lippard, S. J Chem Rev 2003, 103, 2385.
37. Liu, X.; Ibrahim, S. K.; Tard, C.; Pickett, C. J Coord Chem Rev 2005, 249, 1641.
38. Stewart, J. J. P. J Comput Chem 1989, 10, 221.
39. Stewart, J. J. P. J Comput Chem 1991, 12, 320.
40. Becke, A. D. J Chem Phys 1993, 98, 5648.
41. Miehlich, B.; Savin, A.; Stoll, H.; Preuss, H. Chem Phys Lett 1989, 157, 200.
42. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys Rev B 1988, 37, 785.
43. Mouesca, J.-M.; Chen, J. L.; Noodleman, L.; Bashford, D.; Case, D. A. J Am Chem Soc 1994, 116, 11898.
44. May, P.J; Wadt, W. R. J Chem Phys 1985, 82, 270.
45. Wadt, W. R.; Hay, P. J. J Chem Phys 1985, 98, 284.
46. May, P. J.; Wadt, W. R. J Chem Phys 1985, 82, 299.
47. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; 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, M.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hase gawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchain, 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.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Parkas, 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, A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challaeombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, Revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
48. Martin, W. C.; Fuhr, J. R.; Kelleher, D. E.; Musgrove, A.; Podobedova, L.; Reader, J.; Saloman, J. E. B.; Sansonetti, C. J.; Wiese, W.; Mohr, W. L.; Owen, P. J. NIST Atomic Spectra Database, version 2.0, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, http://physics.nist.gov/asd/.
49. Stein, M.; Lubitz, W. Curr Opin Mol Biol 2002, 6, 243.
50. Consaka, G. I.; Ángyájn, J. G. J Mol Struct (Theochem) 1997, 393, 31.
51. Lovenberg, W. Iron-Sulfur Proteins; Academic Press: New York, 1973, Vol. I.
52. Sundararajan, M.; Hillier, I. H.; Burton, N. A.; J Phys Chem A 2006, 110, 785.
53. Holm, R. H.; Kennepohl, P.; Solomon, E. I. Chem Rev 1996, 96, 2239.
54. Torres, R. A.; Lovell, T.; Noodleman, L.; Case, D. A. J Am Chem Soc 2003, 125, 1923.
55. Wang, X.-B.; Niu, S.; Yang, X., Ibrahim, S. K.; Pickett, C. J.; Ichiye, T.; Wang, L.-S. J Am Chem Soc 2003, 125, 14072.
56. Meunier, B.; de Visser, S. P.; Shaik, S. Chem Rev 2004, 104, 3947.
57. Davydov, R.; Macdonald, I. D. G.; Makris, T. M.; Sligar, S. G.; Hoffman, B. M. J Am Chem Soc 1999, 121, 10654.
58. Katagi, T. J Mol Struct (Theochem) 2005, 728, 49.
59. Erkoç, S.; Erkoç F. J Mol Struct (Theochem) 2001, 546, 175.
60. Smith, D. M. A.; Dupuis, M.; Vorpagel, E. R.; Straastma, T. P. J Am Chem Soc 2003, 125, 2711.
61. Evans, D. J.; Pickett, C. J Chem Soc Rev 2003, 32, 268.
62. Sigfridsson, E.; Olsson, M. H. M.; Ryde, U. J Phys Chem B 2001, 105, 5546.
63. Kennepohl, P.; Neese, F.; Schweitzer, D.; Jackson, H. L.; Kovacs, J. A.; Solomon, E. I. Inorg Chem 2005, 44, 1826.
64. Sellmann, D.; Peters, K. P.; Heinemann, F. W. Eur. J Inorg Chem 2004, 3, 581.
65. Rao, P. V.; Holm, R. H. Chem Rev 2004, 104, 527.
66. Tard, C.; Liu, X.; Ibrahim, S. K.; Bruschi, M.; Gioia, L. D.; Davies, S. C.; Yang, X.; Wang, L. S.; Sawers, G.; Pickett, C. J. Nature, 2005, 433, 610.
67. Fiedler, A. T.; Brunold, T. C. Inorg Chem 2005, 44, 9322.
68. Allen, F. H. Acta Crystallogr B 2002, 58, 380.
69. Schoneboom, J. C.; Thiel, W. J Phys Chem B 2004, 108, 7468.
70. Loew, G.; Dupuis, M. J Am Chem Soc 1997, 119, 9848.
71. Vincent, M. A.; Hillier, I. H.; Ge, J. Chem Phys Lett 2005, 407, 333.
72. Yang, X.; Wang, X.-B.; Wang, L.-S.; Niu, S.; Ichiye, T. J Chem Phys 2003, 119, 8311.
73. Schaefer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J Chem Phys 1992, 97, 2571.
74. Schaefer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J Chem Phys 1994, 100, 5829.
75. Yang, X.; Wang, X.-B.; Fu, Y. F.; Wang, L. S. J Phys Chem 2003, 107, 1703.
76. Niu, S.; Wang, X.-B.; Nichols, J. A.; Wang, L. S.; Ichiye, T. J Phys Chem 2003, 107, 2898.
77. Sigfridsson, E.; Olsson, M. H. M.; Ryde, U. Inorg Chem 2001, 40, 2509.