Why iron- A spin-polarized conceptual density functional theory study on metal-binding specificity of porphyrin

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 114, Issue 21, 2010, Pages 6342-6349

  Feng, Xin Tian ^a   Yu, Jian Guo ^a   Liu, Ruo Zhuang ^a   Lei, Ming ^b   Fang, Wei Hai ^a   Proft, Frank De ^c   Liu, Shubin ^d  

^a BEIJING NORMAL UNIVERSITY   (China)

^b BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY   (China)

^c VRIJE UNIVERSITEIT BRUSSEL   (Belgium)

^d UNIVERSITY OF NORTH CAROLINA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BINDING SPECIFICITIES; COFACTORS; CONCEPTUAL DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DESCRIPTORS; HEMOPROTEINS; IRON CATIONS; IRON COMPLEX; IRON-PORPHYRIN; LOCAL DESCRIPTORS; LOCAL SPIN; METAL BINDING; METAL CATION; METALLO-PROTEINS; PHYSIOLOGICAL FUNCTIONS; PORPHYRIN COMPLEXES; REACTIVITY DESCRIPTORS; RU COMPLEXES; SPIN PROPERTIES; SPIN-POLARIZED;

CADMIUM; CALCIUM; CHROMIUM; CHROMIUM COMPOUNDS; COBALT COMPOUNDS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; HEMOGLOBIN; MANGANESE; MANGANESE COMPOUNDS; METAL COMPLEXES; METALS; PORPHYRINS; POSITIVE IONS; SPIN DYNAMICS; ZINC;

IRON COMPOUNDS;

IRON; ORGANOMETALLIC COMPOUND; PORPHYRIN; RUTHENIUM;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; CONFORMATION; ENZYME SPECIFICITY; QUANTUM THEORY;

IRON; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR CONFORMATION; ORGANOMETALLIC COMPOUNDS; PORPHYRINS; QUANTUM THEORY; RUTHENIUM; SUBSTRATE SPECIFICITY;

EID: 77952997830     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp102607d     Document Type: Article

References (70)

1. Ortiz de Montellano, P. R. Cytochrome P450: Structure, Mechanism and Biochemistry, 3rd ed.; Kluwer Academic/Plenum: New York, 2005.
2. Sigel, A., Sigel, H., and Sigel, R. K. O., Eds. Ubiquitous Roles of Cytochrome P450 Proteins. In Metal Ions in Life Science; John Wiley & Sons Ltd.: West Sussex, U.K., 2007; Vol 3.
3. Sono, M.; Roach, M. P.; Coulter, E. D.; Dawson, J. H. Chem. Rev. 1996, 96, 2841
4. Bo, G. Malmstroem; Chem. Rev. 1990, 90 (7) 1247
5. Monod, J.; Wyman, J.; Changeux, J. P. J. Mol. Biol. 1965, 12, 88
6. Meunier, B.; de Visser, S. P.; Shaik, S. Chem. Rev. 2004, 104 (9) 3947
7. Feng, X. T.; Yu, J. G.; Lei, M.; Fang, W. H.; Liu, S. B. J. Phys. Chem. B. 2009, 113, 13381
8. Liu, R. Q.; Hahm, S.; Miller, M.; Durham, B.; Millett, F. Biochemistry 1995, 34, 973
9. Winkler, J. R.; Gray, H. B. Chem. Rev. 1992, 92, 369
10. Millett, F.; Durham, B. Biochemistry. 41, 11316.
11. Galván, M.; Vela, A.; Gázquez, J. L. J. Phys. Chem. 1988, 92, 6470
12. Galván, M.; Vargas, R. J. Phys. Chem. 1992, 96, 1625
13. Vargas, R.; Galván, M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 14651
14. Vargas, R.; Galván, M.; Vela, A. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 3134
15. Pérez, P.; Chamorro, E.; Ayers, P. W. J. Chem. Phys. 2008, 128, 204108
16. Proft, F. De.; Chamorro, E.; Pérez, P.; Duque, M.; Vleeschouwer, F. De; Geerlings, P.; "Specialist Periodical Reports: Chemical Modeling: Applications and Theory", Springborg, M., Ed.; Royal Society of Chemistry: Cambridge, UK, 2009; Vol 6, pp 63 - 111.
17. Ghanty, T. K.; Ghosh, S. K. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 3943
18. Pérez, P.; Andrés, J.; Andrés Safont, V. S.; Tapia, O.; Contreras., R. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 5353
19. Olah, J.; De Proft, F.; Veszpremi, T.; Geerlings., P. J. Phys. Chem. A. 2004, 108, 490
20. Ola'h, J.; De Proft, F.; Veszpre'mi, T.; Geerlings, P. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 1608
21. Chamorro, E.; Pérez, P.; De Proft, F.; Geerlings., P. J. Chem. Phys. 2006, 124 044105
22. Pintér, B.; De Proft, F.; Van Speybroeck, V.; Hemelsoet, K.; Waroquier, M.; Chamorro, M.; Veszpremi, T.; Geerlings., P. J. Org. Chem. 2007, 72, 348
23. De Proft, F.; Fias, S.; Van Alsenoy, C.; Geerlings, P. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6335
24. Melin, J.; Aparicio, F.; Galván, M.; Fuentealba, P.; Contreras, R. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 3831
25. Olah, J.; Veszprémi, T.; Nguyen, M. T. Chem. Phys. Lett. 2005, 401, 337
26. Chamorro, E.; Santos, J. C.; Escobar, C. A.; Pérez, P. Chem. Phys. Lett. 2006, 431, 210
27. Rincón, E.; Pérez, P.; Chamorro, E. Chem. Phys. Lett. 2007, 448, 273
28. Olah, J.; Veszprémi, T.; Proft, F. D.; Geerlings, P. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 10815
29. Parr, R. G.; Yang, W. Density Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford University Press: Oxford, U.K., 1989.
30. Geerlings, P.; De Proft, F.; Langenaeker, W. Chem. Rev. 2003, 103, 1793
31. Chermette, H. J. Comput. Chem. 1999, 20, 129
32. Liu, S. B. Acta Phys.-Chim. Sin. 2009, 25, 590
33. Gazquez, J. L. J. Mex. Chem. Soc. 2008, 52, 3
34. Ayers, P. W.; Anderson, J. S. M.; Bartolotti, L. J. Int. J. Quantum Chem. 2005, 101, 520
35. Chattaraj, U.; Sarkar, U.; Roy, D. R. Chem. Rev. 2006, 106, 2065
36. Liu, S. B.; Parr, R. G. J. Chem. Phys. 1997, 106, 5578
37. Huang, Y.; Zhong, A. G.; Rong, C. Y.; Xiao, X. M.; Liu, S. B. J. Phys. Chem A 2008, 112, 305
38. Zhong, A. G.; Rong, C. Y.; Liu, S. B. J. Phys. Chem. A 2007, 11, 3132
39. Liu, S. B.; Govind, N. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 6690
40. Liu, S. B.; Govind, N.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 2008, 129 094104
41. Roy, D. R.; Chattaraj, P. K. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 1612
42. Xia, Y.; Yin, D. L.; Rong, C. Y.; Xu, Q.; Yin, D. H.; Liu, S. B. J. Phys. Chem A 2008, 112, 9970
43. Liu, S. B.; Pedersen, L. G. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 3648
44. Torrent-Sucarrat, M.; Liu, S. B.; De Proft, F. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 3698
45. Li, T.; Ayers, P. W.; Liu, S. B.; Swadley, M. J.; Aubrey-Medendorp, C. Chem. - Eur. J. 2009, 15, 361
46. Morell, C.; Labet, V.; Grand, A.; W. Ayers, P.; De Proft, F.; Geerlings, P.; Chermette, H. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2274
47. U-ur, Í;.; De Vleeschouwer, F.; Tüzün, N.; Aviyente, V.; Geerlings, P.; Liu, S. B.; Ayers, W. P.; De Proft, F. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 8704
48. De Vleeschouwer, F.; Toro-Labbé, A.; Gutiérrez-Oliva, S.; Van Speybroeck, V.; Waroquier, M.; Geerlings, P.; De Proft, F. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 7899
49. Moens, J.; Jaque, P.; De Proft, F.; Geerlings, P. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 6023
50. Fievez, T.; Sablon, N.; De Proft, F.; Ayers, P. W.; Geerlings, P. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1065
51. Janak, J. F. Phys. Rev. B 1978, 18, 7165
52. Perdew, J. P.; Parr, R. G.; Levy, M.; Balduz, J. L., Jr. Phys. Rev. Lett. 1982, 49, 1691
53. Perdew, J. P.; Levy, M. Phys. Rev. Lett. 1983, 51, 1884
54. Almbladh, C. O.; Von Barth, U. Phys. Rev. B 1985, 31, 3231
55. Parr, R. G.; Yang, W. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4049
56. Morell, C.; Grand, A.; Toro-Labbe, A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 205
57. Ayers, P. W.; Morell, C.; De Proft, D.; Geerlings, P. Chem. - Eur. J. 2007, 13, 8240
58. Yang, W.; Mortier, W. J. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5708
59. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100
60. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
61. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785
62. Krishnan, R.; Binkley, J. S.; Seeger, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1980, 72, 650
63. Frisch, M. J.; Pople, J. A.; Binkley, J. S. J. Chem. Phys. 1984, 80, 3265
64. Zhang, R. Q.; Huang, J. H.; Bu, Y. X.; Han, K. L.; Lee, S. T.; He, G. Z. Sci. China (Series B) 2000, 43, 375
65. Fan, W. J.; Zhang, R. Q.; Liu, S. B. J. Comput. Chem. 2007, 28, 967
66. Rong, C.; Lian, S. X.; Yin, D. L.; Zhong, A. G.; Zhang, R. Q.; Liu, S. B. Chem. Phys. Lett. 2007, 434, 149
67. Liu, S. B.; Langenaeker, W. Theor. Chem. Acc. 2003, 110, 338
68. Zhong, A. G.; Liu, S. B. J. Theor. Comp. Chem. 2005, 4, 833
69. Rong, C.; Lian, S.; Yin, D.; Shen, B.; Zhong, A. G.; Bartolotti, L.; Liu, S. B. J. Chem. Phys. 2006, 125, 174102
70. 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.; 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.02; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.