Optimized quantum mechanics/molecular mechanics strategies for nitrile vibrational probes: Acetonitrile and para-tolunitrile in water and tetrahydrofuran

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 112, Issue 44, 2008, Pages 13991-14001

  Lindquist, Beth A ^a   Haws, Ryan T ^a   Corcelli, Steven A ^a  

^a UNIVERSITY OF NOTRE DAME   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION; ACETONITRILE; CYANIDES; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORPTION; ENERGY ABSORPTION; INFRARED ABSORPTION; INFRARED SPECTROSCOPY; LIGHT ABSORPTION; MECHANICS; MOLECULAR MECHANICS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; SOLVENTS; SPECTRUM ANALYSIS;

CHEMICAL CHARACTERISTICS; CHEMICAL MOIETIES; DENSITY FUNCTIONAL THEORY CALCULATIONS; DIFFERENT SOLUTES; HYDROPHOBIC CORES; IR ABSORPTION SPECTRUMS; LINE SHAPES; LOCAL ENVIRONMENTS; PARAMETRIZATION; PROTEIN STRUCTURES; QUALITATIVE AGREEMENTS; STRUCTURE AND DYNAMICS; TETRAHYDROFURAN; TOLUNITRILE; VIBRATIONAL FREQUENCIES;

WATER ABSORPTION;

EID: 56349131963     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp804900u     Document Type: Article

References (109)

1. Andrews, S. S.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 11853-11863.
2. Andrews, S. S.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 469-477.
3. Eaprton, G.; Penanunez, A. S.; Symons, M. C. R. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1988, 84, 2181-2193.
4. Fawcett, W. R.; Liu, G. J.; Kessler, T. E. J. Phys. Chem. 1993, 97, 9293-9298.
5. Getahun, Z.; Huang, C. Y.; Wang, T.; DeLeon, B.; DeGrado, W. F.; Gai, F. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 405-411.
6. Kim, Y. S.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 11185-11190.
7. Kim, Y. S.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8531-8534.
8. Nyquist, R. A. Appl. Spectrosc. 1990, 44, 1405-1407.
9. Pace, E. L.; Noe, L. J. J. Chem. Phys. 1968, 49, 5317-5325.
10. Reimers, J. R.; Hall, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3730-3744.
11. Kozinski, M.; Garrett-Roe, S.; Hamm, P. Chem. Phys. 2007, 341, 5-10.
12. Maienschein-Cline, M. G.; Londergan, C. H. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 10020-10025.
13. Kuo, C. H.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 2007, 341, 21-28.
14. Suydam, I. T.; Boxer, S. G. Biochemistry 2003, 42, 12050-12055.
15. Suydam, I. T.; Snow, C. D.; Pande, V. S.; Boxer, S. G. Science 2006, 313, 200-204.
16. Tucker, M. J.; Getahun, Z.; Nanda, V.; DeGrado, W. F.; Gai, F. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5078-5079.
17. Huang, C. Y.; Wang, T.; Gai, F. Chem. Phys. Lett. 2003, 371, 731-738.
18. Schultz, K. C.; Supekova, L.; Ryu, Y. H.; Xie, J. M.; Perera, R.; Schultz, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13984-13985.
19. Yoshikawa, S.; Okeeffe, D. H.; Caughey, W. S. J. Biol. Chem. 1985, 260, 3518-3528.
20. Krummel, A. T.; Zanni, M. T. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 1336-1338.
21. Fang, C.; Bauman, J. D.; Das, K.; Remorino, A.; Arnold, E.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 1472-1477.
22. Mukherjee, S.; Chowdhury, P.; DeGrado, W. F.; Gai, F. Langmuir 2007, 23, 11174-11179.
23. Webb, L. J.; Boxer, S. G. Biochemistry 2008, 47, 1588-1598.
24. Silverman, L. N.; Pitzer, M. E.; Ankomah, P. O.; Boxer, S. G.; Fenlon, E. E. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 11611-11613.
25. Naraharisetty, S. R. G.; Kasyanenko, V. M.; Rubtsov, I. V. J. Chem. Phys. 2008, 128, 104502.
26. Kurochkin, D. V.; Naraharisetty, S. R. G.; Rubtsov, I. V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 14209-14214.
27. Kurochkin, D. V.; Naraharisetty, S. R. G.; Rubtsov, I. V. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 10799-10802.
28. Barth, A.; Zscherp, C. Q. Rev. Biophys. 2002, 35, 369-430.
29. Bredenbeck, J.; Hamm, P. J. Chem. Phys. 2003, 119, 1569-1578.
30. Chin, J. K.; Jimenez, R.; Romesberg, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2426-2427.
31. Chin, J. K.; Jimenez, R.; Romesberg, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1856-1847.
32. Cho, M. H. Chem. Rev. 2008, 108, 1331-1418.
33. Cremeens, M. E.; Fujisaki, H.; Zhang, Y.; Zimmermann, J.; Sagle, L. B.; Matsuda, S.; Dawson, P. E.; Straub, J. E.; Romesberg, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6028-6029.
34. Decatur, S. M. Ace. Chem. Res. 2006, 39, 169-175.
35. Fang, C.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18652-18663.
36. Huang, R.; Kubelka, J.; Barber-Armstrong, W.; Silva, R.; Decatur, S. M.; Keiderling, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2346-2354.
37. Kinnaman, C. S.; Cremeens, M. E.; Romesberg, F. E.; Corcelli, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13334-13335.
38. Mukherjee, P.; Kass, I.; Arkin, I.; Zanni, M. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 3528-3533.
39. Romesberg, F. E. ChemBioChem 2003, 4, 563-571.
40. Sagle, L. B.; Zimmermann, J.; Dawson, P. E.; Romesberg, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3384-3385.
41. Schweitzer-Stenner, R. Vib. Spectrosc. 2006, 42, 98-117.
42. Bandaria, J. N.; Dutta, S.; Hill, S. E.; Kohen, A.; Cheatum, C. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 22-23.
43. Thielges, M. C.; Case, D. A.; Ronnesberg, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6597-6603.
44. Sigala, P. A.; Fafarman, A. T.; Bogard, P. E.; Boxer, S. G.; Herschlag, D. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12104-12105.
45. Kumar, K.; Sinks, L. E.; Wang, J. P.; Kim, Y. S.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. Lett. 2006, 432, 122-127.
46. Naraharisetty, S. R. G.; Kurochkin, D. V.; Rubtsov, I. V. Chem. Phys. Lett. 2007, 437, 262-266.
47. Kozinski, M.; Garrett-Roe, S.; Hamm, P. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 7645-7650.
48. Bour, P.; Keiderling, T. A. J. Chem. Phys. 2003, 119, 11253-11262.
49. Bour, P.; Michalik, D.; Kapitan, J. J. Chem. Phys. 2005, 122, 144501.
50. Buch, V. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17771-17774.
51. Buch, V.; Bauerecker, S.; Devlin, J. P.; Buck, U.; Kazimirski, J. K. Int. Rev. Phys. Chem. 2004, 23, 375-433.
52. Buch, V.; Devlin, J. P. J. Chem. Phys. 1999, 110, 3437-3443.
53. Choi, J. H.; Oh, K. I.; Lee, H.; Lee, C.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 134506.
54. Corcelli, S. A.; Lawrence, C. P.; Asbury, J. B.; Steinel, T.; Fayer, M. D.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2004, 121, 8897-8900.
55. Corcelli, S. A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8107-8117.
56. Corcelli, S. A.; Skinner, J. L. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6154-6165.
57. Hermansson, K.; Knuts, S.; Lindgren, J. J. Chem. Phys. 1991, 95, 7486-7496.
58. Kwac, K.; Cho, M. H. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2247-2255.
59. Kwac, K.; Cho, M. H. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2256-2263.
60. Kwac, K.; Lee, H.; Cho, M. H. J. Chem. Phys. 2004, 120, 1477-1490.
61. Oh, K. I.; Choi, J. H.; Lee, J. H.; Han, J. B.; Lee, H.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 154504.
62. Rowland, B.; Kadagathur, N. S.; Devlin, J. P.; Buch, V.; Feldman, T.; Wojcik, M. J. J. Chem. Phys. 1995, 102, 8328-8341.
63. Schmidt, J. R.; Corcelli, S. A.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2004, 121, 8887-8896.
64. Schmidt, J. R.; Corcelli, S. A.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2005, 123, 044513.
65. Gorbunov, R. D.; Stock, G. Chem. Phys. Lett. 2007, 437, 272-276.
66. Gorbunov, R. D.; Nguyen, P. H.; Kobus, M.; Stock, G. J. Chem. Phys. 2007, 126, 054509.
67. Hayashi, T.; Jansen, T. L.; Zhuang, W.; Mukamel, S. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 64-82.
68. Hayashi, T.; Zhuang, W.; Mukamel, S. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 9747-9759.
69. Jansen, T. L.; Hayashi, T.; Zhuang, W.; Mukamel, S. J. Chem. Phys. 2005, 125, 114504.
70. Jansen, T. L.; Knoester, J. J. Chem. Phys. 2006, 124, 044502.
71. Speranskiy, K.; Kurnikova, M. J. Chem. Phys. 2004, 121, 1516-1524.
72. Martin, R. M. Electronic Structure: Basic Theory and Practical Applications; Cambridge University Press: New York, 2004.
73. Parr, R. G.; Yang, W. Density Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford University Press: New York, 1989; Vol. 16.
74. Laio, A.; VandeVondele, J.; Rothlisberger, U. J. Chem. Phys. 2002, 116, 6941-6947.
75. Eichinger, M.; Tavan, P.; Hutter, J.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10452-10467.
76. Li, S. Z.; Schmidt, J. R.; Corcelli, S. A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2006, 124, 204110.
77. Li, S. Z.; Schmidt, J. R.; Piryatinski, A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18933-18938.
78. Li, S. Z.; Schmidt, J. R.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2006, 125, 244507.
79. Stewart, J. J. P. J. Comput. Chem. 1989, 10, 209-220.
80. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700-733.
81. Lindquist, B. A.; Corcelli, S. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6301-6303.
82. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.
83. Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
84. Miehlich, B.; Savin, A.; Stoll, H.; Preuss, H. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 200-206.
85. Dunning, T. H. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007-1023.
86. 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.; 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.
87. Breneman, C. M.; Wiberg, K. B. J. Comput. Chem. 1990, 11, 361-373.
88. Bohm, H. J.; McDonald, I. R.; Madden, P. A. Mol. Phys. 1983, 49, 347-360.
89. Jorgensen, W. L.; Severance, D. L. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4768-4774.
90. Meineke, M. A.; Vardeman, C. F.; Lin, T.; Fennell, C. J.; Gezelter, J. D. J. Comput. Chem. 2005, 26, 252-271.
91. Fennell, C. J.; Gezelter, J. D. J. Chem. Phys. 2006, 124, 234104.
92. Wolf, D.; Keblinski, P.; Phillpot, S. R.; Eggebrecht, J. J. Chem. Phys. 1999, 110, 8254-8282.
93. Zahn, D.; Schilling, B.; Kast, S. M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 10725-10732.
94. Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6269-6271.
95. Chandrasekhar, J.; Jorgensen, W. L. J. Chem. Phys. 1982, 77, 5073-5079.
96. Melchionna, S.; Ciccotti, G.; Holian, B. L. Mol. Phys. 1993, 78, 533-544.
97. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695-1697.
98. Nose, S. J. Chem. Phys. 1984, 81, 511-519.
99. Nose, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255-268.
100. Goldberg, D. E. Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning; Addison-Wesley: Reading, MA, 1989.
101. Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2002, 117, 5827-5838
102. Anderson, P. W. J. Phys. Soc. Jpn. 1954, 9, 316-339.
103. Kubo, R. J. Phys. Soc. Jpn. 1954, 9, 935-944.
104. Mukamel, S. Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy; Oxford University Press: New York, 1995.
105. Saven, J. G.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 1993, 99, 4391-4402.
106. Stephens, M. D.; Saven, J. G.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 1997, 106, 2129-2144.
107. Williams, R. B.; Loring, R. F. J. Chem. Phys. 2000, 113, 10651-10662.
108. Schmidt, J. R.; Corcelli, S. A. J. Chem. Phys. 2008, 128, 184504.
109. Gai, F. University of Pennsylvania, PA. Personal communication, 2007.