Improving the QM/MM description of Chemical processes: A dual level strategy to explore the Potential energy surface in very large systems

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 1, Issue 5, 2005, Pages 1008-1016

  Martí, Sergio ^a   Moliner, Vicente ^a   Tuñón, Iñaki ^b  

^a UNIVERSITAT JAUME I   (Spain)

^b UNIVERSITY OF VALENCIA   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 33845926809     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct0501396     Document Type: Article

References (70)

1. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227.
2. Gao, J. In Methods and applications of combined quantum mechanical and molecular mechanical potentials; Lipkowitz, Boyd, Eds.; VCH Inc.: New York, 1995.
3. Gao, J.; Truhlar, D. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 53, 467.
4. Martí, S.; Andrés, J.; Moliner, V.; Silla, E.; Tuñón, I.; Bertrán, J. Chem. Eur. J. 2003, 9, 984.
5. Garcia-Viloca, M.; Gao, J.; Karplus, M.; Truhlar D. G. Science 2004, 303, 186.
6. Gertner, B. J.; Wilson, K. R.; Hynes, J. Chem. Phys. 1989, 90, 3537.
7. Gertner, B. J.; Whitnell, R. M.; Wilson, K. R.; Hynes, J. T. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 74.
8. Kim, H. J.; Hynes, J. T. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10528.
9. Roca, M.; Martí, S.; Andrés, J.; Moliner, V.; Tuñón, I.; Bertrán, J.; Williams, I. H. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7726.
10. Byrd, R. H.; Lu, P.; Nocedal, J.; Zhu, C. J. Sci. Comput. 1995, 16, 1190.
11. Farkas, Ö.; Schlegel, H. B. J. Chem. Phys. 1999, 111, 10806.
12. Schlegel, H. B. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1514.
13. Pu, J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 54.
14. Nudged Elastic Band (NEB) methods make use of a discrete representation of the reaction path from the reactant structure to the product one, along a string of replicas which are usually built by linear interpolation. Then optimization algorithms (mostly gradient based) are used to relax each of the structures of the chain towards the minimum energy path (MEP), providing this way an idea of the energy profile and of the transition structure. The key of the method relies on a proper definition of the constraints between consecutive points of the chain. For further information see: (a) Henkelman, G.; Jóhannesson, G.; Jónsson, H. Methods for Finding Saddle Points and Minimum Energy Paths; Schwartz, S. D., Ed.; Kluwer Academic Publishers: 2000.
15. (b) Olsen, R. A.; Kroes, G. J.; Henkelman, G.; Arnaldsson, A.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 2004, 121, 9776.
16. Galván, I. F.; Sánchez, M. L.; Martín, M. E.; Olivares del Valle, F. J.; Aguilar, M. A. J. Chem. Phys. 2003, 118, 255.
17. Galván, I. F.; Sánchez, M. L.; Martín, M. E.; Olivares del Valle, F. J.; Aguilar, M. A. Comput. Phys. Commun. 2003, 115, 244.
18. Galván, I. F.; Martín, M. E.; Aguilar, M. A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1227.
19. (a) Moliner, V.; Turner, A. J.; Williams, I. H. Chem. Com. 1997, 1271.
20. (b) Turner, A. J.; Moliner, V.; Williams, I. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 1323.
21. Vreven, T.; Morokuma, K.; Farkas, Ö.; Schlegel, H.; Frisch, M. J. Comput. Chem. 2003, 24, 760.
22. Prat-Resina, X.; González-Lafont, A.; Lluch, J. M. J. Mol. Struct. Theochem 2003, 632, 297.
23. Monard, G.; Prat-Resina, X.; González-Lafont, A.; Lluch, J. M. Int. J. Quantum. Chem. 2003, 93, 229.
24. Prat-Resina, X.; Bofill, J. M.; González-Lafont, A.; Lluch, J. M. Int. J. Quantum. Chem. 2004, 98, 367.
25. Martí, S.; Moliner, V.; Tuñón, I.; Williams, I. H. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3707.
26. Zhang, Y.; Liu, H.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2000, 112, 3483.
27. Dapprich, S.; Komáromi, I.; Byun, K. S.; Morokuma, K.; Frisch, M. J. Mol. Struct. Theochem 1999, 21, 461.
28. Vreven, T.; Morokuma, K. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1419.
29. Field, M. J.; Albe, M.; Bret, C.; Proust-de Martin, F.; Thomas, A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1088.
30. Field, M. J. A practical introduction to the simulation of molecular systems; Cambridge University Press: 1999.
31. Gaussian 03, by 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, 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.; 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. Gaussian Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
32. Singh U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1984, 5, 129.
33. Besler, B. H.; Merz, K. M., Jr.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1990, 11, 431.
34. Baker, J.; Kessi, A.; Delley, B. J. Chem. Phys. 1996, 105, 192.
35. Baker, J. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1079.
36. Lia Addadi, E. K. J. Biochemistry 1983, 22, 4494.
37. Gustin, D. J.; Mattei, P.; Kast, P.; Wiest, O.; Lee, L.; Cleland, W. W.; Hilvert, D. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1756.
38. Menshutkin, N. Z. Phys. Chem. 1890, 5, 589.
39. Solà, M.; Lledos, A.; Duran, M.; Bertran, J.; Abboud, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2873.
40. Gao, J.; Xia, X. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9667.
41. Dillet, V.; Rinaldi, D.; Bertran, J.; Rivail, J. L. J. Chem. Phys. 1996, 104, 9437.
42. Chuang, Y.-Y.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. Int. J. Quantum Chem. 1998, 70, 887.
43. Castejon, H.; Wiberg, K. B. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2139.
44. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
45. Jorgensen, W. L.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1657.
46. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225.
47. Okamoto, K.; Fukui, S.; Shingu, H. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1967, 40, 1920.
48. Okamoto, K.; Fukui, S.; Nitta, I.; Shingu, H. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1967, 40, 2354.
49. Ruiz-Pernia, J. J.; Silla, E.; Tunon, I.; Marti, S.; Moliner, V. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8427.
50. Braisted, A. C.; Schultz, P. G. J. Am. Chem. Soc. 1994, 11, 2211.
51. Black, K. A.; Leach, A. G.; Kalani, M. Y. S.; Houk, K. N. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9695.
52. Martí, S.; Andrés, J.; Moliner, V.; Silla, E.; Tuñón, I.; Bertrán, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 904.
53. Martí, S.; Andrés, J.; Moliner, V.; Silla, E.; Tuñón, I.; Bertrán, J. unpublished results.
54. Zhao, Y.; Lynch, B. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 2715.
55. Zhao, Y.; Gonzalez-Garcia, N.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 2012.
56. Ganem, B. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1996, 35, 936.
57. Martí, S.; Andrés, J.; Moliner, V.; Silla, E.; Tuñón, I.; Bertrán, J. Theor. Chem. Acc. 2001, 105, 207.
58. Pries, F.; Kingma, J.; Krooshof, G. H.; Jeronimus-Stratingh, C. M.; Bruins, A. P.; Janssen, D. B. J. Biol. Chem. 1995, 270, 10405.
59. Kennes, C.; Pries, F.; Krooshof, G. H.; Bokma, E.; Kingma, J.; Janssen, D. J. Eur. J. Biochem. 1995, 228, 403.
60. Schanstra, J. P.; Kingma, J.; Janssen, D. B. J. Biol. Chem. 1996, 271, 14747.
61. Nam, K.; Prat-Resina, X.; Garcia-Viloca, M.; Devi-Kesavan, L. S.; Gao, J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1369.
62. Soriano, A.; Silla, E.; Tunon, I.; Ruiz-Lopez, M. F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1946.
63. Olsson, M. H. M.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15167.
64. Martí, S.; Roca, M.; Andrés, J.; Moliner, V.; Silla, E.; Tuñón, I.; Bertrán, J. Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 98.
65. Williams, I. Chem. Phys. Lett. 1982, 88, 462.
66. Williams, I. J. Mol. Struct. Theochem 1983, 11, 275.
67. Martí, S.; Moliner, V.; Tuñón, I.; Williams, I. H. Org. Biomol. Chem. 2003, 1, 483.
68. Ruggiero, G. D.; Guy, S. J.; Martí, S.; Moliner, V.; Williams, I. H. J. Phys. Org. Chem. 2004, 17, 592.
69. Grimsrud, E. P.; Taylor, J. W. J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 739.
70. Lewandowicz, A.; Rudzinski, J.; Tronstad, L.; Widersten, M.; Ryberg, P.; Mattson, O.; Paneth, P. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4550.