Combined electrostatically embedded multiconfiguration molecular mechanics and molecular mechanical method: Application to molecular dynamics simulation of a chemical reaction in aqueous solution with hybrid density functional theory

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 4, Issue 7, 2008, Pages 1032-1039

  Higashi, Masahiro ^a   Truhlar, Donald G ^a  

^a University of Minnesota

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 58149252285     PISSN: 15499618     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct8000816     Document Type: Article

References (101)

1. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227.
2. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1986, 7, 718.
3. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700.
4. Gao, J. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 298.
5. Bakowies, D.; Thiel, W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10580.
6. Eurenius, K. P.; Chatfield, D. C.; Brooks, B. R.; Hodoscek, M. Int. J. Quantum Chem. 1996, 60, 1189.
7. Truong, T. N.; Truong, T.-T.; Stefanovich, E. V. J. Chem. Phys. 1997, 107, 1881.
8. Antés, I.; Thiel, W. In Combined Quantum Mechanical and Molecular Mechanical Methods: Gao, J., Thompson, M. A., Eds.; American Chemical Society: Washington, DC, 1998; ACS Symposium Series 712, p 50.
9. Tongraar, A.; Liedl, K. R.; Rode, B. M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 10340.
10. Burton, N. A.; Harrison, M. J.; Hart, J.; Hillier, I. H.; Sheppard, D. W. Faraday Discuss. 1998, 110, 463.
11. Zhang, Y.; Lee, T.-S.; Yang, W. J. Chem. Phys. 1999, 110, 46.
12. Philipp, D. M.; Friesner, R. A. J. Comput. Chem. 1999, 20, 1468.
13. Eichinger, M.; Tavan, P.; Hutter, J.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10452.
14. Woo, T. K.; Blöchl, P. E.; Ziegler, T. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 121.
15. Reuter, N.; Dejaegere, A.; Maigret, B.; Karplus, M. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 1720.
16. Gogonea, V.; Westerhoff, L. M.; Merz, K. M., Jr J. Chem. Phys. 2000, 113, 5604.
17. Sherwood, P. In Modern Methods and Algorithms of Quantum Chemistry; Grotendorst, J., Ed.; John von Neumann Institute for Computing: Jülich, Germany, 2000; Vol. NIC Series 3, p 285.
18. Chalmet, S.; Rinaldi, D.; Ruiz-Lopez, M. F. Int. J. Quantum Chem. 2001, 84, 559.
19. Martí, S.; Andrés, J.; Moliner, V.; Silla, E.; Tuñón, I.; Bertrán, J. Theor. Chem. Acc. 2001, 105, 207.
20. Gao, J.; Truhlar, D. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 53, 467.
21. Laio, A.; VandeVondele, J.; Rothlisberger, U. J. Chem. Phys. 2002, 116, 6941.
22. Amara, P.; Field, M. J. Theor. Chem. Acc. 2003, 109, 43.
23. Vreven, T.; Morokuma, K. Theor. Chem. Acc. 2003, 109, 125.
24. Kerdcharoen, T.; Birkenheuer, U.; Krüger, S.; Woiterski, A.; Rösch, N. Theor. Chem. Acc. 2003, 109, 285.
25. Nemukhin, A. V.; Grigorenko, B. L.; Topol, I. A.; Burt, S. K. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1410.
26. Garcia-Viloca, M.; Truhlar, D. G.; Gao, J. J. Mol. Biol. 2003, 327, 549.
27. Toniolo, A.; Ciminelli, C.; Granucci, G.; Laino, T.; Persico, M. Theor. Chem. Acc. 2004, 111, 270.
28. Bathelt, C. M.; Zurek, J.; Mulholland, A. J.; Harvey, J. N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12900.
29. Pu, J.; Gao, J.; Truhlar, D. G. ChemPhysChem 2005, 6, 1853.
30. Sundararajan, M.; Hillier, I. H.; Burton, N. A. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 785.
31. Riccardi, D.; Schaefer, P.; Yang, Y.; Yu, H.; Ghosh, N.; Prat-Resina, X.; König, P.; Li, G.; Xu, D.; Guo, H.; Elstner, M.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6458.
32. 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.
33. Lin, H.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. 2007, 117, 185.
34. Senn, H. M.; Thiel, W. Curr. Opinion Chem. Biol. 2007,11, 182.
35. Woodcock, H. L., III; Hodošček, M.; Gilbert, A. T. B.; Gill, P. M. W.; Schaefer, H. F., III; Brooks, B. R. J. Comput. Chem. 2007, 28, 1485.
36. Higashi, M.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 790.
37. Kim, Y.; Corchado, J. C.; Villa, J.; Xing, J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2000, 112, 2718.
38. Albu, T. V.; Corchado, J. C.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 8465.
39. Lin, H.; Pu, J.; Albu, T. V.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem, A 2004, 108, 4112.
40. Kim, K. H.; Kim, Y. J. Chem, Phys. 2004, 120, 623.
41. Kim, Y.; Kim, Y. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 600.
42. Lin, H.; Zhao, Y.; Tishchenko, O.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 1237.
43. Tishchenko, O.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 13530.
44. Tishchenko, O.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 938.
45. Chandrasekhar, J.; Smith, S. F.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3049.
46. Chandrasekhar, J.; Smith, S. F.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem, Soc. 1985, 107, 154.
47. Bash, P. A.; Field, M. J.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 8092.
48. Kozaki, T.; Morihashi, K.; Kikuchi, O. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 1547.
49. Huston, S. E.; Rossky, P. J.; Zichi, D. A. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 5680.
50. Tucker, S. C.; Truhlar, D. G. J. Am, Chem. Soc. 1990, 112, 3347.
51. Zhao, X. G.; Tucker, S. C.; Truhlar, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 826.
52. Basilevsky, M. V.; Chudinov, G. E.; Napolov, D. V. J. Phys. Chem. 1993, 97, 3270.
53. Mathis, J. R.; Bianco, R.; Hynes, J. T. J. Mol. Liq. 1994, 61, 81.
54. Truong, T. N.; Stefanovich, E. V. J. Phys. Chem. 1995, 99, 14700.
55. Pomelli, C. S.; Tomasi, J. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3561.
56. Cossi, M.; Adamo, C.; Barone, V. Chem. Phys. Lett. 1998, 297, 1.
57. Mo, Y.; Gao, J. J. Comput. Chem, 2000, 21, 1458.
58. Safi, B.; Choho, K.; Geerlings, P. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 591.
59. Ohmiya, K.; Kato, S. Chem. Phys. Lett. 2001, 348, 75.
60. Gao, J.; Garcia-Viloca, M.; Poulsen, T. D.; Mo, Y. Adv. Phys. Org. Chem. 2003, 38, 161.
61. Mo, S. J.; Vreven, T.; Mennucci, B.; Morokuma, K.; Tomasi, J. Theor. Chem. Acc. 2004, 111, 154.
62. Vayner, G.; Houk, K. N.; Jorgensen, W. L.; Brauman, J. I. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9054.
63. Sato, H.; Sakaki, S. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 1629.
64. Freedman, H.; Truong, T. N. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 4726.
65. Song, L.; Wu, W.; Hiberty, P. C.; Shaik, S. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 7458.
66. Casanova, D.; Gusarov, S.; Kovalenko, A.; Ziegler, T. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 458.
67. Su, P.; Wu, W.; Kelly, C. P.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem, A, In press.
68. Hu, H.; Lu, Z.; Parks, J. M.; Burger, S. K.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2008, 128, 034105.
69. Ten-no, S.; Hirata, F.; Kato, S. Chem. Phys. Lett. 1993, 214, 391.
70. Ten-no, S.; Hirata, F.; Kato, S. J. Chem. Phys. 1994, 100, 7443.
71. Sato, H.; Hirata, F.; Kato, S. J. Chem. Phys. 1996, 105, 1546.
72. Bayly, C. I.; Cieplak, P.; Cornell, W. D.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 10269.
73. Morita, A.; Kato, S. J. Am, Chem. Soc. 1997, 119, 4021.
74. Morita, A.; Kato, S. J. Chem. Phys. 1998, 108, 6809.
75. Hayashi, S.; Ohmine, I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10678.
76. Wilson, E. B., Jr.; Decius, J. C.; Cross, P. C. Molecular Vibrations; Dover: New York, 1955.
77. Tishchenko, O.; Higashi, M.; Albu, T. V.; Corchado, J. C.; Kim, Y.; Villà, J.; Xing, J.; Lin, H.; Truhlar, D. G. MC-TINKER, version 2008; University of Minnesota: Minneapolis, MN, 2008. The correct analytical gradient of the MCMM energy with respect to the coordinates is given in the manual of this program [Tishchenko and Truhlar, Apendix: MCMM Equations, July 11, 2007, http://comp.chem.umn.edu/mc-tinker/MCMM-APPENDIX.pdf (accessed April 19, 2008)].
78. Ischtwan, J.; Collins, M. A. J. Chem. Phys. 1994, 100, 8080.
79. Nguyen, K. A.; Rossi, I.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 5522.
80. Lynch, B. J.; Fast, P. L.; Harris, M.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4811.
81. Kelly, C. P.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 1133.
82. Higashi, M.; 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 2008; University of Minnesota: Minneapolis, MN, 2008.
83. 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.
84. Allinger, N. L.; Yuh, Y. H.; Lii, J. H. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8551.
85. Lii, J. H.; Allinger, N. L. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8566.
86. Lii, J. H.; Allinger, N. L. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8576.
87. 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.
88. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
89. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, I. T. E.; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R. E.; Luo, R.; Merz, K. M.; Pearlman, D. A.; Crowley, M.; Walker, R. C.; Zhang, W.; Wang, B.; Hayik, S.; Roitberg, A.; Seabra, G.; Wong, K. F.; Paesani, F.; Wu, X.; Brozell, S.; Tsui, V.; Gohlke, H.; Yang, L.; Tan, C.; Mongan, J.; Hornak, V.; Cui, G.; Beroza, P.; Mathews, D. H.; Schafmeister, C.; Ross, W. S.; Kollman, P. A. AMBER 9; University of California: San Francisco, CA, 2006.
90. Ponder, J. W. TINKER, version 3.5; Washington University: St. Louis, MO, 1997.
91. Swope, W. C.; Andersen, H. C.; Berens, P. H.; Wilson, K. R. J. Chem. Phys. 1982, 76, 637.
92. Miyamoto, S.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 952.
93. Kumar, S.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A.; Rosenberg, J. M. J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011.
94. Kumar, S.; Rosenberg, J. M.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1995, 16, 1339.
95. Roux, B. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 275.
96. McLennan, D. J. Aust. J. Chem. 1978, 31, 1897.
97. Zhang, Y.; Lin, H.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1378.
98. Burant, J. C.; Strain, M. C.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. Chem. Phys. Lett. 1996, 258, 45.
99. König, P. H.; Hoffmann, M.; Frauenheim, Th.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9082.
100. Pu, J.; Gao, J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 632.
101. Lin, H.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 3991.