Fragment-molecular-orbital-method-based ab initio NMR chemical-shift calculations for large molecular systems

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 6, Issue 4, 2010, Pages 1428-1444

  Gao, Qi ^a,c   Yokojima, Satoshi ^b   Fedorov, Dmitri G ^d   Kitaura, Kazuo ^d,e   Sakurai, Minoru ^c   Nakamura, Shinichiro ^a,b,c  

^a MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION   (Japan)

^b TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Japan)

^c KAITEKI Institute Inc   (Japan)

^d NATIONAL INSTITUTE OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE AND TECHNOLOGY AIST   (Japan)

^e KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 77951142045     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct100006n     Document Type: Article

References (62)

1. Ditchfield, R. Mol. Phys. 1974, 27, 789-807
2. Wolinski, K.; Hinton, J. F.; Pulay, P. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 8251-8260
3. Keith, T. A.; Bader, R. F. W. Chem. Phys. Lett. 1993, 210, 223-231
4. One of the examples of ab initio calculations of a large peptide molecule is found in Wang, B.; Miskolzie, M.; Kotovych, G.; Pulay, P. J. Biomol. Struct. Dyn. 2002, 20, 71-79
5. Warshel, A.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 5612-5625
6. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227-249
7. Cui, Q.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 3721-3743
8. Ishida, T. Biochemistry 2006, 45, 5413-5420
9. He, X.; Wang, B.; Merz, K. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 10380-10388
10. Sebastiani, D.; Rothlisberger, U. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2807-2815
11. Komin, S.; Gossens, C.; Tavernelli, I.; Rothlisberger, U.; Sebastiani, D. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 5225-5232
12. Röhrig, U. F.; Sebastiani, D. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 1267-1274
13. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700-733
14. Gascón, J. A.; Sproviero, E. M.; Batista, V. S. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 674-685
15. Gascón, J. A.; Sproviero, E. M.; Batista, V. S. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 184-193
16. Svensson, M.; Humbel, S.; Froese, R. D. J.; Matsubara, T.; Sieber, S.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 19357-19363
17. Hall, K. F.; Vreven, T.; Frisch, M. J.; Bearpark, M. J. J. Mol. Biol. 2008, 383, 106-121
18. Hua, W.; Fang, T.; Li, W.; Yu, J.-G.; Li, S. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 10864-10872
19. Rahalkar, A. P.; Ganesh, V.; Gadre, S. R. J. Chem. Phys. 2008, 129, 234101
20. He, J.; Di Paola, C.; Kantorovich, L. J. Chem. Phys. 2009, 130, 144104
21. Söderhjelm, P.; Ryde, U. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 617-627
22. Xie, W.; Orozco, M.; Truhlar, D. G.; Gao, J. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 459-467
23. Leverentz, H. R.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1573-1584
24. Suárez, E.; Díaz, N.; Suárez, D. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1667-1679
25. Gordon, M. S.; Mullin, J. M.; Pruitt, S. R.; Roskop, L. B.; Slipchenko, L. V.; Boatz, J. A. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 9646-9663
26. Kitaura, K.; Ikeo, E.; Asada, T.; Nakano, T.; Uebayasi, M. Chem. Phys. Lett. 1999, 313, 701-706
27. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Chem. Phys. 2005, 122 054108
28. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Chem. Phys. 2005, 123, 134103
29. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Chem. Phys. 2004, 121, 2483-2490
30. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 6904-6914
31. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. The fragment molecular orbital method: practical applications to large molecular systems; CRC Press: Boca Raton, FL, 2009.
32. Nakanishi, I.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2007, 68, 145-158
33. He, X.; Fusti-Molnar, L.; Cui, G.; Merz, K. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 5290-5300
34. Yoshida, T.; Fujita, T.; Chuman, H. Curr. Comput.-Aided Drug Des. 2009, 5, 38-55
35. Takematsu, K.; Fukuzawa, K.; Omagari, K.; Nakajima, S.; Nakajima, K.; Mochizuki, Y.; Nakano, T.; Watanabe, H.; Tanaka, S. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4991-4994
36. Sawada, T.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K. Int. J. Quantum Chem. 2009, 109, 2033-2045
37. Sekino, H.; Matsumura, N.; Sengoku, Y. Comput. Lett. 2007, 3, 423-430
38. Gao, Q.; Yokojima, S.; Kohno, T.; Ishida, T.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K.; Fujihira, M.; Nakamura, S. Chem. Phys. Lett. 2007, 445, 331-339
39. Harris, R. K.; Becker, E. D.; Cabral de Menezes, S. M.; Goodfellow, R.; Granger, P. Pure Appl. Chem. 2001, 73, 1795-1818
40. Yokojima, S.; Gao, Q.; Nakamura, S. AIP Conf. Proc. 2009, 1102, 164-167
41. Harris, R. K.; Jackson, P.; Merwin, L. H.; Say, B. J.; Hägele, G. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1988, 84, 3649-3672
42. Schulz-Dobrick, M.; Metzroth, T.; Spiess, H. W.; Gauss, J.; Schnell, I. ChemPhysChem 2005, 6, 315-327
43. Yates, J. R.; Pham, T. N.; Pickard, C. J.; Mauri, F.; Amado, A. M.; Gil, A. M.; Brown, S. P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10216-10220
44. Ochsenfeld, C.; Brown, S. P.; Schnell, I.; Gauss, J.; Spiess, H. W. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2597-2606
45. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. Theoretical development of the fragment molecular orbital (FMO) method. In Modern Methods for Theoretical Physical Chemistry of Biopolymers; Starikov, E. B.; Lewis, J. P.; Tanaka, S., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2006; pp 3-38.
46. Ishida, T.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 1457-1463
47. Sitkoff, D.; Case, D. A. Prog. NMR Spectr. 1998, 32, 165-190
48. Teller, D. C.; Okada, T.; Behnke, C. A.; Palczewski, K.; Stenkamp, R. E. Biochemistry 2001, 40, 7761-7772
49. Jain, R. K.; Ranganathan, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 111-116
50. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. A., III; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R. E.; Luo, R.; Merz, K. M.; Wang, B.; Pearlman, D. A.; Crowley, M.; Brozell, S.; Tsui, V.; Gohlke, H.; Mongan, J.; Hornak, V.; Cui, G.; Beroza, P.; Schafmeister, C.; Caldwell, J. W.; Ross, W. S.; Kollman, P. A. AMBER 8; University of California: San Francisco, 2004.
51. Wang, J.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1049-1074
52. Stewart, J. J. P. Int. J. Quantum Chem. 1996, 58, 133-146
53. Dewar, M. J. S.; Zoebisch, E. G.; Healy, E. F.; Stewart, J. J. P. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3902-3909
54. Stewart, J. J. P.; MOPAC2007, v. 1.0; Fujitsu Limited: Tokyo, 2007.
55. Mulliken, R. S. J. Chem. Phys. 1955, 23, 1833-1840
56. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S.; Windus, T. L.; Puis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347-1363
57. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A.; Vreven, T., Jr.; 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 C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
58. Ösapay, K.; Case, D. A. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 9436-9444
59. Case, D. A. J. Biomol. NMR 1995, 6, 341-346
60. Heine, T.; Corminboeuf, C.; Seifert, G. Chem. Rev. 2005, 105, 3889-3910
61. Johnson, C. E.; Bovey, F. A. J. Chem. Phys. 1958, 29, 1012-1014
62. Giessner-Prettre, C.; Pullman, B. Q. Rev. Biophys. 1987, 20, 113-172