Electrostatically embedded multiconfiguration molecular mechanics based on the combined density functional and molecular mechanical method

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 4, Issue 5, 2008, Pages 790-803

  Higashi, Masahiro ^a   Truhlar, Donald G ^a  

^a University of Minnesota

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 56349103811     PISSN: 15499618     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct800004y     Document Type: Article

References (144)

1. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227.
2. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700.
3. Gao, J. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 298.
4. Bakowies, D.; Thiel, W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10580.
5. Eurenius, K. P.; Chatfield, D. C.; Brooks, B. R.; Hodoscek, M. Int. J. Quantum Chem. 1996, 60, 1189.
6. Truong, T. N.; Truong, T.-T.; Stefanovich, E. V. J. Chem. Phys. 1997, 107, 1881.
7. Tongraar, A.; Liedl, K. R.; Rode, B. M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 10340.
8. Zhang, Y.; Lee, T.-S.; Yang, W. J. Chem. Phys. 1999, 110, 46.
9. Philipp, D. M.; Friesner, R. A. J. Comput. Chem. 1999, 20, 1468.
10. Eichinger, M.; Tavan, P.; Hutter, J.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10452.
11. Woo, T. K.; Blöchl, P. E.; Ziegler, T. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 121.
12. Reuter, N.; Dejaegere, A.; Maigret, B.; Karplus, M. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 1720.
13. Gogonea, V.; Westerhoff, L. M.; Merz, K. M., Jr J. Chem. Phys. 2000, 113, 5604.
14. Chalmet, S.; Rinaldi, D.; Ruiz-Lopez, M. F. Int. J. Quantum Chem. 2001, 84, 559.
15. Martí, S.; Andrés, J.; Moliner, V.; Silla, E.; Tuñón, I.; Bertrán, J. Theor. Chem. Acc. 2001, 105, 207.
16. Gao, J.; Truhlar, D. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 53, 467.
17. Laio, A.; VandeVondele, J.; Rothlisberger, U. J. Chem. Phys. 2002, 116, 6941.
18. Amara, P.; Field, M. J. Theor. Chem. Ace. 2003, 109, 43.
19. Vreven, T.; Morokuma, K. Theor. Chem. Acc. 2003, 109, 125.
20. Kerdeharoen, T.; Birkenheuer, U.; Krüger, S.; Woiterski, A.; Rösch, N. Theor. Chem. Acc. 2003, 109, 285.
21. Nemukhin, A. V.; Grigorenko, B. L.; Topol, I. A.; Burt, S. K. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1410.
22. Toniolo, A.; Ciminelli, C.; Granucci, G.; Laino, T.; Persico, M. Theor. Chem. Acc. 2004, 111, 270.
23. Bathelt, C. M.; Zurek, J.; Mulholland, A. J.; Harvey, J. N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12900.
24. Sundararajan, M.; Hillier, I. H.; Burton, N. A. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 785.
25. Riccardi, D.; Schaefer, P.; Yang, Y.; Yu, H.; Ghosh, N.; PratResina, X.; König, P.; Li, G.; Xu, D.; Guo, H.; Elstner, M.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6458.
26. To, J.; Sherwood, P.; Sokol, A. A.; Bush, I. J.; Catlow, C. R. A.; van Dam, H. J. J.; French, S. A.; Guest, M. F. J. Mater. Chem. 2006, 16, 1919.
27. Lin, H.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. 2007, 117, 185.
28. Senn, H. M.; Thiel, W. Curr. Opin. Chem. Biol. 2007, 11, 182.
29. Chandrasekhar, J.; Smith, S. F.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 154.
30. Zhang, Y.; Liu, H.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2000, 112, 3483.
31. Kollman, P. A.; Kuhn, B.; Donini, O.; Perakyla, M.; Stanton, R.; Bakowies, D. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 72.
32. Ishida, T.; Kato, S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12035.
33. Xie, L.; Liu, H.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8039.
34. Liu, H.; Lu, Z.; Cisneros, G. A.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2004, 121, 697.
35. Cisneros, G. A.; Liu, H.; Lu, Z.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2005, 122, 114502.
36. Rod, T. H.; Ryde, U. J. Chem. Theory Comput. 2005, 7, 1240.
37. Lu, Z.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2004, 121, 89.
38. Radkiewicz, J. L.; Brooks, C. L., III J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 225.
39. Truhlar, D. G.; Gao, J.; Alhambra, C.; Garcia-Viloca, M.; Corchado, J.; Sanchez, M. L.; Villa, J. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 341.
40. Truhlar, D. G.; Gao, J.; Garcia-Viloca, M.; Alhambra, C.; Corchado, J.; Sanchez, M. L.; Poulsen, T. D. Int. J. Quantum Chem. 2004, 100, 1136.
41. Garcia-Viloca, M.; Poulsen, T. D.; Truhlar, D. G.; Gao, J. Protein Sci. 2004, 73, 2341.
42. Zou, P.; Osborn, D. L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 1697.
43. Garrett, B. C.; Truhlar, D. G. In Theory and Applications of Computational Chemistry: The First Forty Years; Dystra, C. E., Frenking, G., Kim, K. S., Scuseria, G. E., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2005; p 67.
44. Roca, M.; Andrés, J.; Moliner, V.; Tuñón, I.; Bertrán, J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10648.
45. Thorpe, I. F.; Brooks, C. L., III J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12997.
46. Claeyssens, F.; Ranaghan, K. E.; Manby, F. R.; Harvey, J. N.; Mulholland, A. J. Chem. Comm. 2005, 5068.
47. Pu, J.; Gao, J.; Truhlar, D. G. Chem. Rev. 2006, 106, 3140.
48. Ruiz-Pernía, J.; Silla, E.; Tuñón, I. J. Phys. Chem. B 2006, 770, 20686.
49. Rivail, J.-L.; Rinaldi, D. Comp. Chem.: Rev. Current Trends 1996, 1, 139.
50. Tomasi, J.; Persico, M. Chem. Rev. 1994, 94, 2027.
51. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 105, 2999.
52. Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8305.
53. Cramer, C. J.; Truhla, D. G. Chem. Rev. 1999, 99, 2161.
54. Bashford, D.; Case, D. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 2000, 51, 129.
55. Ten-no, S.; Hirata, F.; Kato, S. Chem. Phys. Lett. 1993, 214, 391.
56. Ten-no, S.; Hirata, F.; Kato, S. J. Chem. Phys. 1994, 100, 7443.
57. Sato, H.; Hirata, F.; Kato, S. J. Chem. Phys. 1996, 105, 1546.
58. Sato, H. Understanding Chem, React. 2003, 24, 61.
59. Chuang, Y.-Y.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. Int. J. Quantum Chem. 1998, 70, 887.
60. Chuang, Y.-Y.; Radhakrishnan, M. L.; Fast, P. L.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 4893.
61. Hu, H.; Lu, Z.; Yang, W. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 390.
62. Truhlar, D. G.; Liu, Y.-P.; Schenter, G. K.; Garrett, B. C. J. Phys. Chem. 1994, 98, 8396.
63. Galván, I. F.; Martín, M. E.; Aguilar, M. A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1227.
64. Dewar, M. J. S.; Zoebich, E. G.; Healy, E. F.; Stewart, J. J. P. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3902.
65. Stewart, J. J. P. J. Comput. Chem. 1989, 10, 209.
66. Elstner, M.; Porezag, D.; Jungnickel, G.; Elsner, J.; Haugk, M.; Frauenheim, T.; Suhai, S.; Seifert, G. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1998, 58, 7260.
67. Frauenheim, T.; Seifert, G.; Elstner, M.; Hajnal, Z.; Jungnickel, G.; Porezag, D.; Suhai, S.; Scholz, R. Phys. Status Solidi B 2000, 217, 41.
68. Hofacker, G. L. Z Naturforsch. A 1963, 18, 607.
69. Fukui, K.; Kato, S.; Fujimoto, H. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 1.
70. Garrett, B. C.; Truhlar, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 4534.
71. Morokuma, K.; Kato, S. In Potential Energy Surfaces and Dynamics Calculations; Truhlar, D. G., Ed.; Plenum: New York, 1981, pp 243-264.
72. Miller, W. H. In Potential Energy Surfaces and Dynamics Calculations; Truhlar, D. G., Ed.; Plenum: New York, 1981, pp 265-286.
73. Truhlar, D. G.; Brown, F. B.; Steckler, R.; Isaacson, A. D. In The Theory of Chemical Reaction Dynamics; Clary, D. C., Ed.; Reidel: Dordrecht, The Netherlands, 1986; NATO ASI Series C, 70, pp. 285-329.
74. Fernandez-Ramos, A.; Ellingson, B. A.; Garrett, B. C.; Truhlar, D. G. Rev. Comput. Chem. 2007, 23, 125.
75. Kim, Y.; Corchado, J. C.; Villa, J.; Xing, J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2000, 112, 2718.
76. Albu, T. V.; Corchado, J. C.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 8465.
77. Lin, H.; Pu, J.; Albu, T. V.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 4112.
78. Kim, K. H.; Kim, Y. J. Chem. Phys. 2004, 120, 623.
79. Kim, Y.; Kim, Y. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 600.
80. Lin, H.; Zhao, Y.; Tishchenko, O.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 1237.
81. Tishchenko, O.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2006, 770, 13530.
82. Tishchenko, O.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 938. The final corrected equations for the gradients and Hessians with respect to coordinates (O. Tishchenko and D. G. Truhlar, to be published) are given in an appendix to the MC-TINKER manual, available online at http://comp.chem.umn.edu/mc-tinker/.
83. Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 5048.
84. Albu, T. V.; Espinosa-García, J.; Truhlar, D. G. Chem. Rev. 2007, 107, 5101.
85. Ischtwan, J.; Collins, M. A. J. Chem. Phys. 1994, 100, 8080.
86. Nguyen, K. A.; Rossi, I.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 5522.
87. Chandrasekhar, J.; Smith, S. F.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3049.
88. Bash, P. A.; Field, M. J.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 8092.
89. Kozaki, T.; Morihashi, K.; Kikuchi, O. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 1547.
90. Huston, S. E.; Rossky, P. J.; Zichi, D. A. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 5680.
91. Tucker, S. C.; Truhlar, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 3347-3361.
92. Zhao, X. G.; Tucker, S. C.; Truhlar, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 826.
93. Basilevsky, M. V.; Chudinov, G. E.; Napolov, D. V. J. Phys. Chem. 1993, 97, 3270.
94. Mathis, J. R.; Bianco, R.; Hynes, J. T. J. Mol. Liq. 1994, 61, 81.
95. Truong, T. N.; Stefanovich, E. V. J. Phys. Chem. 1995, 99, 14700.
96. Pomelli, C. S.; Tomasi, J. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3561.
97. Cossi, M.; Adamo, C.; Barone, V. Chem. Phys. Lett. 1998, 297, 1.
98. Mo, Y.; Gao, J. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1458.
99. Safi, B.; Choho, K.; Geerlings, P. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 591.
100. Ohmiya, K.; Kato, S. Chem. Phys. Lett. 2001, 348, 75.
101. Gao, J.; Garcia-Viloca, M.; Poulsen, T. D.; Mo, Y. Adv. Phys. Org. Chem. 2003, 38, 161.
102. Mo, S. J.; Vreven, T.; Mennucci, B.; Morokuma, K.; Tomasi, J. Theor. Chem. Acc. 2004, 111, 154.
103. Vayner, G.; Houk, K. N.; Jorgensen, W. L.; Brauman, J. I. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9054.
104. Sato, H.; Sakaki, S. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 1629.
105. Freedman, H.; Truong, T. N. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 4726.
106. Song, L.; Wu, W.; Hiberty, P. C.; Shaik, S. Chem. - Eur. J. 2006, 12, 7458.
107. Casanova, D.; Gusarov, S.; Kovalenko, A.; Ziegler, T. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 458.
108. Su, P.; Wu, W.; Kelly, C. P.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A, to be published.
109. Bayly, C. I.; Cieplak, P.; Cornell, W. D.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 10269.
110. Morita, A.; Kato, S. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4021.
111. Morita, A.; Kato, S. J. Chem. Phys. 1998, 108, 6809.
112. Hayashi, S.; Ohmine, I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10678.
113. Wilson, E. B., Jr.; Decius, J. C.; Cross, P. C. Molecular Vibrations; Dover: New York, 1955.
114. Chang, Y.-T.; Miller, W. H. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5884.
115. Lynch, B. J.; Fast, P. L.; Harris, M.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4811.
116. Kelly, C. P.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2005, 7, 1133.
117. Mayer, I. Chem. Phys. Lett. 1983, 97, 270.
118. Mayer, I. Chem. Phys. Lett. 1985, 117, 396.
119. Mayer, I. Int. J. Quantum Chem. 1986, 29, 477.
120. Thompson, J. D.; Xidos, J. D.; Sonbuchner, T. M.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. PhysChemComm 2002, 117.
121. Zhu, T.; Li, J.; Hawkins, G. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 1998, 109, 9117.
122. Zhu, T.; Li, J.; Liotard, D. A.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 1999, 110, 5503.
123. Albu, T. V.; Tishchenko, O.; Corchado, J. C.; Kim, Y.; Villa, J.; Xing, J.; Lin, H.; Truhlar, D. G.;. MC-TINKERATE, version 2007; University of Minnesota: Minneapolis, MN, 2007.
124. Isaacson, A. D.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 1982, 76, 1380.
125. Kirkwood, J. G. J. Chem. Phys. 1935, 3, 300.
126. Hill, T. L. Statistical Mechanics: Principles and Selected Applications; Dover: New York, 1956; pp 193-194.
127. Kinoshita, M. Understanding Chem. React. 2003, 14, 101.
128. Hirata, F. Understanding Chem. React. 2003, 24, 1.
129. Singer, S. J.; Chandler, D. Mol. Phys. 1985, 55, 621.
130. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. G.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179.
131. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. P.; Hermans, J.; Pullman, B. Intermolecular Forces; Reidel, Dordrecht, The Netherlands, 1981.
132. Chamberlin, A. C.; Pu, J.; Kelly, C. P.; Thompson, J. D.; Xidos, J. D.; Li, J.; Zhu, T.; Hawkins, G. D.; Chuang, Y.-Y.; Fast, P. L.; Lynch, B. J.; Liotard, D. A.; Rinaldi, D.; Gao, J.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G.; GAMESSPLUS, version 4.8.; University of Minnesota: Minneapolis, MN, 2006.
133. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S. J.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347.
134. Allinger, N. L.; Yuh, Y. H.; Lii, J. H. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8551.
135. Lii, J. H.; Allinger, N. L. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8566.
136. Lii, J. H.; Allinger, N. L. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8576.
137. Herzberg, G. Molecular Spectra and Molecular Structure. I. Spectra of Diatomic Molecules; 2nd ed.; D. Van Nostrand: Princeton, NJ, 1950; p 101.
138. Linstrom, P. J.; Mallard, W. G.; NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69, National Institute of Standards and Technology: Gaithersburg, MD, 2005. http://webbook.nist.gov.
139. Ponder, J. W.; TINKER, version 3.5; Washington University: St. Louis, MO, 1997.
140. Tishchenko, O.; Albu, T. V.; Corchado, J. C.; Kim, Y.; Villà, J.; Xing, J.; Lin, H.; Truhlar, D. G.; MC-TINKER, version 2007; University of Minnesota: Minneapolis, MN, 2007.
141. Li, C.; Ross, P.; Szulejko, J. E.; McMahon, T. B. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9360.
142. Wladkowski, B. D.; Brauman, J. I. J. Phys. Chem. 1993, 97, 13158.
143. Zhao, Y.; Gonzalez-Garcia, N.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 2012.
144. McLennan, D. J. Aust. J. Chem. 1978, 31, 1897.