Zn coordination chemistry: Development of benchmark suites for geometries, dipole moments, and bond dissociation energies and their use to test and validate density functionals and molecular orbital theory

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 4, Issue 1, 2008, Pages 75-85

  Amin, Elizabeth A ^a   Truhlar, Donald G ^b  

^a UNIVERSITY OF MINNESOTA   (United States)

^b University of Minnesota   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 38749088638     PISSN: 15499618     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct700205n     Document Type: Article

References (127)

1. Auld, D. S. In Handbook on Metalloproteins; Bertini, I., Sigel, A., Sigel, H., Eds.; Dekker: New York, 2001; p 881.
2. Dudev, T.; Lim, C. Chem. Rev. 2003, 103, 773.
3. Silva, J. J. R. F. D.; Williams, R. J. P. The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life, 2nd ed.; Oxford University Press: New York, 2001.
4. Wu, H. Z.; Qiu, D. J.; Cai, Y. J.; Xu, X. L.; Chen, W. B. J. Cryst. Growth 2002, 245, 50.
5. Koca, J.; Zhan, C. G.; Rittenhouse, R. C.; Ornstein, R. L. J. Comput. Chem. 2003, 24, 368.
6. Kikuchi, K.; Komatsu, K.; Nagano, T. Curr. Opin. Chem. Biol. 2004, 8, 182.
7. Remko, M.; Garaj, V. Mol. Phys. 2003, 101, 2357.
8. Porento, M.; Hirva, P. Theor. Chem. Acc. 2002, 107, 200.
9. Dewar, M. J. S.; Merz, K. M., Jr. Organometallics 1988, 7, 522.
10. Onciul, A. R. V.; Clark, T. J. Comput. Chem. 1993, 14, 392.
11. Stanton, R. V.; Merz, K. M., Jr. J. Chem. Phys. 1994, 100, 434.
12. Shoner, S. C.; Humphreys, K. J.; Barnhart, D.; Kovacs, J. A. Inorg. Chem. 1995, 34, 5933.
13. Olson, L. P.; Luo, J.; Almarsson, O.; Bruice, T. C. Biochemistry 1996, 35, 9782.
14. Gresh, N.; Garmer, D. R. J. Comput. Chem. 1996, 17, 1481.
15. Vanhommeig, S. A. M.; Meier, R. J.; Stuyterman, L. A. A.; Meijer, E. M. Theochem 1996, 364, 33.
16. Vaz, R. J.; Kuntz, I. D.; Meng, E. C. Med. Chem. Res. 1999, 9, 479.
17. Amin, E. A.; Welsh, W. J. J. Med. Chem. 2001, 44, 3849.
18. Yazal, J. E.; Pang, Y.-P. Theochem 2001, 545, 271.
19. Elstner, M.; Cui, Q.; Munih, P.; Kaxiras, E.; Frauenheim, T.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 2003, 24, 565.
20. Remko, M.; Garaj, V. Mol. Phys. 2003, 101, 2357.
21. Banci, L. Curr. Opin. Chem. Biol. 2003, 7, 143.
22. Asthagiri, D.; Pratt, L. R.; Paulaitis, M. E.; Rempe, S. B. J. Am. Chem. Soc. 2004, 125, 1285.
23. Linder, D. P.; Rodgers, K. R. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13839.
24. Ambroggio, X. I.; Rees, D. C.; Deshales, R. J. PLoS Biol. 2004, 2, 113.
25. Dudev, T.; Chang, L.-Y.; Lim, C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4091.
26. Martino, T.; Russo, N.; Toscano, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4242.
27. Sakharov, D. V.; Lim, C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4921.
28. Gresh, N.; Piquemal, J.-P.; Krauss, M. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1113.
29. Estiu, G.; Suarez, D.; Merz, K. M., Jr. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1240.
30. Sousa, S. F.; Fernandes, P. A.; Ramos, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1378.
31. Yazal, J.E.; Pang, Y.-P. J. Mol. Struct. Theochem 2001, 545, 271.
32. Kornhaber, G. J.; Snyder, D.; Moseley, H. N. B.; Montelione, G. T. J. Biomol. NMR 2006, 34, 259.
33. Xu, D.; Guo, H.; Cui, Q. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 5630.
34. Fan, Y.; Gao, Y. Q. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 905.
35. Bergquist, C.; Fillebeen, T.; Morlok, M.; Parkin, G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6189.
36. Dudutiene, V.; Baranauskiene, L.; Matulis, D. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2007, 17, 3335.
37. Christianson, D. W.; Fierke, C. A. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 331.
38. Lavrov, E. V.; Weber, J.; Börrnert, F.; Van de Walle, C. G.; Helbig, R. Phys. Rev. B 2002, 66, 165205.
39. Myong, S. Y.; Park, S. I.; Lim, K. S. Thin Solid Films 2006, 513, 148.
40. Kohn, W.; Becke, A. D.; Parr, R. G. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12974.
41. Zerner, M. C. Rev. Comp. Chem. 1991, 2, 313.
42. Molecular Orbital Calculations for Biological Systems; Sapse, A.-M., Ed.; Oxford University Press: New York, 1998.
43. Rey, J.; Savin, A. Int. J. Quantum Chem. 1998, 69, 581.
44. Krieger, J. B.; Chen, J.; Iafrate, G. J.; Savin, A. In Electron Correlations and Materials Properties; Gonis, A., Kioussis, N., Eds.; Plenum: New York, 1999; p 463.
45. Toulouse, J.; Savin, A.; Adamo, C. J. Chem. Phys. 2002, 117, 10465.
46. Tao, J.; Perdew, J. P.; Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 146401.
47. Zhao, Y.; Lynch, B. J.; Truhlar, D. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 43.
48. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
49. Handy, N. C.; Cohen, A. J. Mol. Phys. 2001, 99, 403.
50. Hoe, W.-M.; Cohen, A. J.; Handy, N. C. Chem. Phys. Lett. 2001, 341, 319.
51. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1998, 108, 664.
52. Zhao, Y.; Gonzalez-Garcia, N.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 2012.
53. Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E.; Tao, J.; Perdew, J. P. J. Chem. Phys. 2003, 119, 12129;
54. 2004, 121, 11507(E).
55. Wilson, P. J.; Bradley, T. J.; Tozer, D. J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 9233.
56. Schultz, N. E.; Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 11127.
57. Gill, P. M. W. Mol. Phys. 1996, 89, 433.
58. Zhao, Y.; Schultz, N. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2005, 123, 161103.
59. Zhao, Y.; Schultz, N. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 364.
60. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2006, 125, 194101.
61. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. In press.
62. Slater, J. C. Quantum Theory of Molecules and Solids; McGraw-Hill: New York, 1974; Vol. 4.
63. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nussair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200.
64. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822.
65. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
66. Perdew, J. P. In Electronic Structure of Solids; Ziesche, P., Eschrig, H., Eds.; Kademie Verlag: Berlin, 1991; p 11.
67. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244.
68. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
69. Stevens, P. J.; Devlin, F. J.; Chablowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623.
70. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1996, 104, 1040.
71. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
72. Adamo, C.; Barone, V. Chem. Phys. Lett. 1997, 274, 242.
73. Voorhis, T. V.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 1998, 109, 400.
74. Hamprecht, F. A.; Cohen, A. J.; Tozer, D. J.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. 1998, 109, 6264.
75. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158.
76. Boese, A. D.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. 2002, 116, 9559.
77. Xu, X.; Goddard, W. A. I. Proc. Natl. Acad. Sci. 2004, 101, 2673.
78. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 6908.
79. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 5656.
80. Dewar, M. J. S.; Zoebisch, E. G.; Healy, E. F.; Stewart, J. J. P. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3902.
81. Dewar, M. J. S.; Jie, C.; Yu, G. Tetrahedron 1993, 23, 5003.
82. Holder, A. J.; Dennington, R. D.; Jie, C.; Yu, G. Tetrahedron 1994, 50, 627.
83. Dewar, M. J. S.; Thiel, W. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 4899.
84. Dewar, M. J. S.; Merz, K. M., Jr. Organometallics 1986, 5, 1494.
85. Thiel, W.; Voityuk, A. Theor. CMm. Acta 1992, 81, 391.
86. Thiel, W.; Voityuk, A. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 616.
87. Stewart, J. J. P. J. Comput. Chem. 1989, 10, 209.
88. Hehre, W. J.; Yu, J.; Adei, E. Abstracts of Papers, 212th ACS National Meeting, Orlando, FL, Aug. 25-29, 1996; American Chemical Society: Washington, DC, 1996; COMP 092.
89. Hehre, W. J.; Yu, J.; Adei, E. A Guide of Molecular Mechanics and Molecular Orbital Calculations in SPARTAN; Wavefunction Inc.: Irvine, CA, 1997.
90. Cundari, T. R.; Deng, J. J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1999, 39, 376.
91. Bosque, R.; Maseras, F. J. Comput. Chem. 2000, 21, 562.
92. Stewart, J. J. P. Abstracts of Papers, 232nd ACS National Meeting, San Francisco, CA, Sept. 10-14, 2006; American Chemical Society: Washington, DC, 2006; COMP 134.
93. Porezag, D.; Frauenheim, T.; Köhler, T.; Seifert, G.; Kaschner, R. Phys. Rev. B 1995, 51, 12947.
94. Seifert, G.; Porezag, D.; Frauenheim, T. Int. J. Quantum Chem. 1996, 58, 185.
95. Elstner, M.; Porezag, D.; Jungnickel, G.; Eisner, J.; Haugk, M.; Frauenheim, T.; Suhai, S.; Seifert, G. Phys. Rev. B 1998, 58, 7260.
96. Dolg, M.; Wedig, U.; Stoll, H.; Preuss, H. J. Chem. Phys. 1987, 86, 866.
97. 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.; Kiene, 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. Gaussian 03, revision D.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
98. Wachters, A. J. H. J. Chem. Phys. 1970, 52, 1033.
99. Hay, P. J. J. Chem. Phys. 1977, 68, 4377.
100. Raghavachari, K.; Trucks, G. W. J. Chem. Phys. 1989, 91, 1062.
101. Lynch, B. J.; Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1384.
102. McLean, A. D.; Chandler, G. S. J. Chem. Phys. 1980, 72, 5639.
103. Frisch, M. J.; Pople, J. A.; Binkley, J. S. J. Chem. Phys. 1984, 80, 3265.
104. Krishnan, R.; Binkley, J. S.; Seeger, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1980, 72, 650.
105. Clark, T.; Chandrasekhar, J.; Spitznagel, G. W.; Schleyer, P. v. R. J. Comput. Chem. 1983, 4, 294.
106. Curtiss, L. A.; Raghavachari, K.; Redfern, P. C.; Rassolov, V.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 7764.
107. Federov, D. G.; Koseki, S.; Schmidt, M. W.; Gordon, M. S. Int. Rev. Phys. Chem. 2003, 22, 551.
108. Moore, C. National Bureau of Standard (U.S.) Circular 467, 2952.
109. Schultz, N. E.; Gherman, B. F.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 24030.
110. Shayesteh, A.; Yu, S.; Bernath, P. Chem. Eur. J. 2005, 11, 4709.
111. Shayesteh, A.; Gordon, I.; Appadoo, D.; Bernath, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3132.
112. Cizek, J. Adv. Chem. Phys. 1969, 14, 35.
113. Bartlett, R. J. J. Phys. Chem. 1989, 93, 1697.
114. Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A.; Head-Gordon, M. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 479.
115. Kinal, A.; Piecuch, P. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 734.
116. Wong, B. M.; Raman, S. J. Comput. Chem. 2007, 28, 759.
117. Jurecka, P.; Cerny, J.; Hobza, P.; Salahub, D. R. J. Comput. Chem. 2007, 28, 555.
118. Hill, J. G.; Platts, J. A.; Werner, H. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 125, 133206.
119. Schultz, N. E.; Truhlar, D. G. Unpublished.
120. Wavefunction, Inc., Irvine, CA.
121. Stewart, J. J. P. http://mopac2007.net (accessed February 23, 2007).
122. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 5121.
123. Zheng, J.; Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, in press.
124. Zhang, Y.; Li, Z. H.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, ASAP.
125. Hehre, W. J.; Radom, L.; Schleyer, P. V. R.; Pople, J. A. In Ab Initio Molecular Orbital Theory; Wiley: New York, 1986.
126. Rose, S. J.; Grant, I. P.; Pyper, N. J. J. Phys. B 1978, 11, 1171.
127. Mann, J. B.; Meek, T. L.; Allen, L. C. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2780.