Experimentally consistent ion association predicted for metal solutions from free energy simulations

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 21, 2010, Pages 7286-7293

  Matthews, Richard P ^a   Naidoo, Kevin J ^a  

^a UNIVERSITY OF CAPE TOWN   (South Africa)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CALCIUM; COMPUTATIONAL METHODS; FREE ENERGY; MANGANESE; MANGANESE COMPOUNDS; METAL IONS; METALS; ZINC;

ASSOCIATION CONSTANT; DIVALENT METAL ION; FORCE FIELDS; FREE ENERGY SIMULATIONS; ION ASSOCIATION; ION PAIRS; METAL SOLUTIONS; POTENTIAL OF MEAN FORCE; RELATIVE FREE ENERGY; SPECTROSCOPIC DATA; SULFATE SOLUTIONS;

COMPUTER SIMULATION;

EID: 77952945817     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp911823x     Document Type: Article

References (79)

1. Lippard, S. J. Nat. Chem. Biol. 2006, 2, 504
2. Zhuo, K. L.; Liu, H. X.; Zhang, X. K.; Liu, Y. H.; Wang, J. J. Carbohydr. Res. 2008, 343, 2428
3. Dudev, T.; Lim, C. Annu. Rev. Biophys. 2008, 37, 97
4. Lepsik, M.; Field, M. J. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 10012
5. Berridge, M. J.; Bootman, M. D.; Lipp, P. Nature 1998, 395, 645
6. Bowen, L. M.; Dupureur, C. M. Biochemistry 2003, 42, 12643
7. Adhikari, S. J. Biol. Chem. 2006, 281, 29525
8. Barnham, K. J.; Bush, A. I. Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12, 222
9. Bernardis, F. L.; Grant, R. A.; Sherrington, D. C. React. Funct. Polym. 2005, 65, 205
10. Bell, K. J.; Westra, A. N.; Warr, R. J.; Chartres, J.; Ellis, R.; Tong, C. C.; Blake, A. J.; Tasker, P. A.; Schroder, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 1745
11. Youcef, M. H.; Benabdallah, T.; llikti, H.; Reffas, H. Solvent Extr. Ion Exch. 2008, 26, 534
12. Richens, D. T. The Chemistry of Aqua Ions; John Wiley & Sons Ltd.: Chichester, U.K., 2004.
13. Riccardi, D.; Schaefer, P.; Yang, Yu. H.; Ghosh, N.; Prat-Resina, X.; Konig, P.; Li, G.; Xu, D.; Guo, H.; Elstner, M.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6458
14. Marcus, Y. Ion Solvation, 1st ed.; Wiley-Intersience: New York, 1985.
15. Akilan, C.; Rohman, N.; Hefter, G.; Buchner, R. ChemPhysChem 2006, 7, 2319
16. Akilan, C.; Hefter, G.; Rohman, N.; Buchner, R. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 14961
17. Moyer, B. A.; Bonnesen, P. V. Physical Factors in Anion Separations. In Supramolecular Chemistry of Anions; Bianchi, A.; Bowman-James, K.; Garcia-Espana, E., Eds.; Wiley-VCH: New York, 1997. The MSFF files in CHARMM format can be downloaded from http://scru.uct.ac.za/.
18. Larson, J. W. J. Phys. Chem. 1970, 74, 3392
19. Buchner, R.; Chen, T.; Hefter, G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2365
20. Eigen, M.; Tamm, K. Z. Elektrochemie 1962, 66, 93
21. Rudolph, W. W.; Irmer, G.; Hefter, G. T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 5253
22. Pethybridge, A. D.; Taba, S. S. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1982, 78, 1331
23. Bester Rogac, M. J. Chem. Eng. Data 2008, 53, 1355
24. Bester Rogac, M.; Babic, V.; Perger, T. M.; Neueder, R.; Barthel, J. J. Mol. Liq. 2005, 118, 111
25. Hefter, G. Pure Appl. Chem. 2006, 78, 1571
26. Atkinson, G.; Petrucci, S. J. Phys. Chem. 1966, 70, 3122
27. Ghoufi, A.; Malfreyt, P. Mol. Phys. 2006, 104, 3787
28. Chaban, G. M.; Huo, W. M.; Lee, T. J. J. Chem. Phys. 2002, 117, 2532
29. Petrucci, S., Ed. Ionic Interactions from Fused Solutions to Fused Salts, Volume 1: Equilibrium and Mass Transport; Academic: New York, 1971; Vol. 1, pp 421.
30. Brooks, B. R.; Brooks, C. L.; Mackerell, A. D.; Nilsson, L.; Petrella, R. J.; Roux, B.; Won, Y.; Archontis, G.; Bartels, C.; Boresch, S.; Caflisch, A.; Caves, L.; Cui, Q.; Dinner, A. R.; Feig, M.; Fischer, S.; Gao, J.; Hodoscek, M.; Im, W.; Kuczera, K.; Lazaridis, T.; Ma, J.; Ovchinnikov, V.; Paci, E.; Pastor, R. W.; Post, C. B.; Pu, J. Z.; Schaefer, M.; Tidor, B.; Venable, R. M.; Woodcock, H. L.; Wu, X.; Yang, W.; York, D. M.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1545
31. Cannon, W. R.; Pettitt, B. M.; McCammon, J. A. J. Phys. Chem. 1994, 98, 6225
32. Mason, P. E.; Brady, J. W. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 5669
33. Aqvist, J. J. Phys. Chem. 1990, 94, 8021
34. Babu, C. S.; Lim, C. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 691
35. 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 E.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
36. Lamoureux, G.; Roux, B. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3308
37. Joung, I. S.; Cheatham, T. E. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 9020
38. Chen, I. J.; Yin, D. X.; MacKerell, A. D. J. Comput. Chem. 2002, 23, 199
39. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553
40. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4 (2) 187
41. Lamoureux, G.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3025
42. York, D. M.; Darden, T. A.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1993, 99, 8345
43. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577
44. Verlet, L. Phys. Rev. 1967, 159, 98
45. Allen, M. P.; Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids, 1st ed.; Oxford Science Publications: Oxford, U.K., 1989.
46. Strümpfer, J.; Naidoo, K. J. J. Comput. Chem. 2010, 31, 308
47. Berkowitz, M.; Karim, O. A.; McCammon, J. A.; Rossky, P. J. Chem. Phys. Lett. 1984, 105, 577
48. Belch, A. C.; Berkowitz, M.; McCammon, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 1755
49. Trzesniak, D.; Kunz, A. P. E.; van Gunsteren, W. F. ChemPhysChem 2007, 8, 162
50. Khavrutskii, I. V.; Dzubiella, J.; McCammon, J. A. J. Chem. Phys. 2008, 128 044106
51. Barnett, C. B.; Naidoo, K. J. Mol. Phys. 2009, 107, 1243
52. Marcus, Y. Biophys. Chem. 1994, 51, 111
53. Guardia, E.; Rey, R.; Padro, J. A. Chem. Phys. 1991, 155, 187
54. Chialvo, A. A.; Cummings, P. T.; Cochran, H. D.; Simonson, J. M.; Mesmer, R. E. J. Chem. Phys. 1995, 103, 9379
55. Gao, J.; Weiner, J. H. Science 1994, 266, 748
56. Chialvo, A. A.; Cummings, P. T.; Simonson, J. T. J. Chem. Phys. 2000, 113, 8093
57. Chialvo, A. A.; Ho, P. C.; Palmer, D. A.; Gruszkiewicz, M. S.; Cummings, P. T.; Simonson, J. M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2047
58. Chialvo, A. A.; Cummings, P. T.; Simonson, J. T. J. Mol. Liq. 2003, 103-104, 235
59. Lienke, A.; Klatt, G.; Koch, K. R.; Robinson, D. J.; Naidoo, K. J. Inorg. Chem. 2001, 40, 2352
60. Naidoo, K. J.; Klatt, G.; Koch, K. R.; Robinson, D. J. Inorg. Chem. 2002, 41, 1845
61. Naidoo, K. J.; Lopis, A.; Westra, A. N.; Robinson, D. J.; Koch, K. R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13330
62. Jorgensen, W. L.; Buckner, K.; Huston, S. E.; Rossky, P. J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 1891
63. Patra, M.; Karttunen, M. J. Comput. Chem. 2003, 25, 678
64. Gavryushov, S.; Linse, P. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 10878
65. Jorgensen, W. L.; Buckner, J. K.; Boudon, S.; Tirado-Rives, J. J. Chem. Phys. 1988, 89 (6) 3742
66. Pratt, L. R.; Chandler, D. J. Chem. Phys. 1977, 67, 3683
67. Jorgensen, W. L.; Ravimohan, C. J. Chem. Phys. 1985, 83, 3050
68. Jorgensen, W. L.; Buckner, J. K. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6083
69. Wasserman, E.; Wood, B.; Brodholt, J. Geochim. Acta 1995, 1
70. Höchtl, P.; Boresch, S.; Bitomsky, W.; Steinhauser, O. J. Chem. Phys. 1998, 109, 4927
71. Ciccotti, G.; Ferrario, M.; Hynes, J. T.; Kapral, R. Chem. Phys. 1989, 129, 241
72. Marrone, T. J.; Kenneth, M.; Merz, J. J. Phys. Chem. 1993, 97, 6524
73. MacKerell, A. D.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E.; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B. 1998, 102, 3586
74. Jackopin, L. G.; Yeager, E. J. Phys. Chem. 1966, 70, 313
75. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 61st ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1974.
76. Bhatti, S. S.; Lark, B. S. Acustica 1981, 48, 64
77. Izatt, R. M.; Eatough, D.; Christen, J.; Bartholo, Ch. J. Chem. Soc. A 1969, 45
78. Izatt, R. M.; Eatough, D.; Christen, J.; Bartholo, Ch. J. Chem. Soc. A 1969, 47
79. Chen, T.; Hefter, G.; Buchner, R. J. Solution Chem. 2005, 34, 1045