Dispersion-corrected energy decomposition analysis for intermolecular interactions based on the BLW and dDXDM methods

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 115, Issue 21, 2011, Pages 5467-5477

  Steinmann, Stephan N ^a   Corminboeuf, Clemence ^a   Wu, Wei ^b   Mo, Yirong ^c  

^a EPFL   (Switzerland)

^b XIAMEN UNIVERSITY   (China)

^c WESTERN MICHIGAN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACID BASE; CHARGE TRANSFER ENERGY; DENSITY FUNCTIONAL APPROXIMATIONS; DENSITY-DEPENDENT; DFT LEVELS; DISPERSION CORRECTION; DISPERSION EFFECT; DISPERSION INTERACTION; ELECTRON DENSITIES; ENERGY COMPONENTS; ENERGY DECOMPOSITION ANALYSIS; HYDROGEN BONDINGS; INTERMOLECULAR INTERACTIONS; VALENCE BOND THEORY; VAN DER WAALS COMPLEX;

CHARGE TRANSFER; COMPLEXATION; DISPERSIONS; ELECTRONS; VAN DER WAALS FORCES;

DISPERSION (WAVES);

ARTICLE; CHEMICAL PHENOMENA; HYDROGEN BOND; QUANTUM THEORY;

HYDROGEN BONDING; HYDROPHOBIC AND HYDROPHILIC INTERACTIONS; QUANTUM THEORY;

EID: 79957614216     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp202560d     Document Type: Article

References (173)

1. Banks, J. L.; Kaminski, G. A.; Zhou, R. H.; Mainz, D. T.; Berne, B. J.; Friesner, R. A. J. Chem. Phys. 1999, 110, 741
2. Chelli, R.; Procacci, P. J. Chem. Phys. 2002, 117, 9175
3. Yang, Z. Z.; Wu, Y.; Zhao, D. X. J. Chem. Phys. 2004, 120, 2541
4. Anisimov, V. M.; Lamoureux, G.; Vorobyov, I. V.; Huang, N.; Roux, B.; MacKerell, A. D. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 153
5. Maple, J. R.; Cao, Y. X.; Damm, W. G.; Halgren, T. A.; Kaminski, G. A.; Zhang, L. Y.; Friesner, R. A. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 694
6. Kaminski, G. A.; Ponomarev, S. Y.; Liu, A. B. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2935
7. Borodin, O. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 11463
8. Zhao, D. X.; Liu, C.; Wang, F. F.; Yu, C. Y.; Gong, L. D.; Liu, S. B.; Yang, Z. Z. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 795
9. Gao, J.; Cembran, A.; Mo, Y. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 2402
10. Wu, J. C.; Piquemal, J.-P.; Chaudret, R.; Reinhardt, P.; Ren, P. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 2059
11. Morokuma, K. J. Chem. Phys. 1971, 55, 1236
12. Kitaura, K.; Morokuma, K. Int. J. Quantum Chem. 1976, 10, 325
13. Morokuma, K. Acc. Chem. Res. 1977, 10, 294
14. Ziegler, T.; Rauk, A. Theor. Chem. Acc. 1977, 46, 1
15. Bagus, P. S.; Hermann, K.; Bauschlicher, C. W., Jr. J. Chem. Phys. 1984, 80, 4378
16. Stevens, W. J.; Fink, W. H. Chem. Phys. Lett. 1987, 139, 15
17. Glendening, E. D.; Streitwieser, A. J. Chem. Phys. 1994, 100, 2900
18. Chen, W.; Gordon, M. S. J. Phys. Chem. 1996, 100, 14316
19. van der Vaart, A.; Merz, K. M., Jr. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 3321
20. Mo, Y.; Gao, J.; Peyerimhoff, S. D. J. Chem. Phys. 2000, 112, 5530
21. Reinhardt, P.; Piquemal, J.-P.; Savin, A. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 2020
22. Wu, Q.; Ayers, P. W.; Zhang, Y. K. J. Chem. Phys. 2009, 131, 164112
23. Su, P.; Li, H. J. Chem. Phys. 2009, 131, 014102
24. Hayes, I. C.; Stone, A. J. Mol. Phys. 1984, 53, 83
25. Stone, A. J. The Theory of Intermolecular Forces; Oxford University Press: New York, 1996.
26. Jeziorski, B.; Moszynski, R.; Szalewicz, K. Chem. Rev. 1994, 94, 1887
27. Rajchel, L.; Zuchowski, P. S.; Szczesíniak, M. M.; Chałasiníski, G. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 163001
28. Bagus, P. S.; Illas, F. J. Chem. Phys. 1992, 96, 8962
29. Maírquez, A. M.; Loípez, N.; García- Hernaíndez, M.; Illas, F. Surf. Sci. 1999, 442, 463
30. Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F. Chem. Rev. 1988, 88, 899
31. Reed, A. E.; Weinhold, F. Isr. J. Chem. 1991, 31, 277
32. Glendening, E. D. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 11936
33. Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J. In Reviews in Computational Chemistry; Lipkowitz, K. B.; Boyd, D. B., Eds.; Wiley-VCH: New York, 1999; Vol. 15, p 1.
34. te Velde, G. T.; Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J.; Guerra, C. F. S.; Van Gisbergen, J. A.; Snijders, J. G.; Ziegler, T. J. Comput. Chem. 2001, 22, 931
35. Michalak, A.; Mitoraj, M.; Ziegler, T. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 1933
36. Mitoraj, M. P.; Michalak, A.; Ziegler, T. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 962
37. Pauling, L. C. The Nature of the Chemical Bond, 3 rd ed.; Cornell University Press: Ithaca, NY, 1960.
38. Wheland, G. W. Resonance in Organic Chemistry; Wiley & Sons: New York, 1955.
39. Cooper, D. L., Ed. Valence Bond Theory; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 2002.
40. Gallup, G. A. Valence Bond Methods: Theory and Applications; Cambridge University Press: New York, 2002.
41. Shaik, S. S.; Hiberty, P. C. A Chemists Guide to Valence Bond Theory; Wiley-Interscience: New York, 2007.
42. Mo, Y.; Peyerimhoff, S. D. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1687
43. Mo, Y. J. Chem. Phys. 2003, 119, 1300
44. Mo, Y.; Gao, J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 6530
45. Mo, Y.; Gao, J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2976
46. Mo, Y.; Gao, J. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1458
47. Mo, Y.; Gao, J. J. Phys. Chem. 2000, 104, 3012
48. Gao, J.; Garcia-Viloca, M.; Poulsen, T. D.; Mo, Y. Adv. Phys. Org. Chem. 2003, 38, 161
49. Mo, Y. J. Org. Chem. 2004, 69, 5563
50. Mo, Y.; Schleyer, P. v. R. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 2009
51. Mo, Y.; Hiberty, P. C.; Schleyer, P. v. R. Theor. Chem. Acc. 2010, 127, 27
52. Mo, Y. Nat. Chem. 2010, 2, 666
53. Mo, Y.; Song, L.; Lin, Y. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 8291
54. Cembran, A.; Song, L.; Y., M.; Gao, J. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2702
55. Khaliullin, R. Z.; Cobar, E. A.; Lochan, R. C.; Bell, A. T.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 8753
56. Wang, F.-F.; Jenness, G.; Al-Saidi, W. A.; Jordan, K. D. J. Chem. Phys. 2010, 132, 134303
57. Steinmann, S. N.; Wodrich, M. D.; Corminboeuf, C. Theor. Chem. Acc. 2010, 27, 429
58. Vaidhyanathan, R.; Iremonger, S. S.; Shimizu, G. K. H.; Boyd, P. G.; Woo, T. K. Science 2010, 330, 650
59. Diner, S.; Malrieu, J. P.; Claverie, P. Theor. Chem. Acc. 1969, 13, 1
60. Diner, S.; Malrieu, J. P.; Jordan, F.; Gilbert, M. Theor. Chem. Acc. 1969, 15, 100
61. Szalewicz, K.; Jeziorski, B. Mol. Phys. 1979, 38, 191
62. Chałasiníski, G.; Szczesíniak, M. M. Mol. Phys. 1988, 63, 205
63. Williams, H. L.; Chabalowski, C. F. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 646
64. Hesselmann, A.; Jansen, G. Chem. Phys. Lett. 2002, 357, 464
65. Stone, A. J.; Misquittaa, A. J. Chem. Phys. Lett. 2009, 473, 201
66. Moszynski, R.; Wormer, P. E. S.; Jeziorski, B.; van der Avoird, A. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8058
67. Lotrich, V. F.; Szalewicz, K. J. Chem. Phys. 1997, 106, 9668
68. Wu, X.; Vargas, M. C.; Nayak, S.; Lotrich, V.; Scoles, G. J. Chem. Phys. 2001, 115, 8748
69. Wu, Q.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2002, 116, 515
70. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787
71. Jurecka, P.; Cernyí, J.; Hobza, P.; Salahub, D. R. J. Comput. Chem. 2007, 28, 555
72. Steinmann, S. N.; Csonka, G.; Corminboeuf, C. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2950
73. Steinmann, S. N.; Corminboeuf, C. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 1990
74. Becke, A. D.; Johnson, E. R. J. Chem. Phys. 2005, 122, 154104
75. Becke, A. D.; Johnson, E. R. J. Chem. Phys. 2006, 124, 014104
76. Becke, A. D.; Johnson, E. R. J. Chem. Phys. 2007, 127, 154108
77. Kong, J.; Gan, Z.; Proynov, E.; Freindorf, M.; Furlani, T. R. Phys. Rev. A 2009, 79, 042510
78. Mo, Y.; Bao, P.; Gao, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 6760
79. van Lenthe, J. H.; Balint-Kurti, G. G. Chem. Phys. Lett. 1980, 76, 138
80. van Lenthe, J. H.; Balint-Kurti, G. G. J. Chem. Phys. 1983, 76, 5699
81. Cooper, D. L.; Gerratt, J.; Raimondi, M. Nature 1986, 323, 699
82. Cooper, D. L.; Gerratt, J.; Raimondi, M. Chem. Rev. 1991, 91, 929
83. Hiberty, P. C. THEOCHEM 1997, 398-399, 35
84. Thorsteinsson, T.; Cooper, D. L. J. Math. Chem. 1998, 23, 105
85. Wu, W.; Wu, A.; Mo, Y.; Lin, M.; Zhang, Q. Int. J. Quantum Chem. 1998, 67, 287
86. Mcweeny, R. Int. J. Quantum Chem. 1999, 74, 87
87. Dijkstra, F.; van Lenthe, J. H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 2100
88. Song, L.; Mo, Y.; Zhang, Q.; Wu, W. J. Comput. Chem. 2005, 26, 514
89. Hiberty, P. C.; Shaik, S. J. Comput. Chem. 2007, 28, 137
90. Song, L.; Song, J.; Mo, Y.; Wu, W. J. Comput. Chem. 2009, 30, 399
91. Goddard, W. A. I. Phys. Rev. 1967, 157, 73
92. Bobrowicz, F. W.; Goddard, W. A., III In Methods of Electronic Structure Theory; Schaefer, H. F., III, Ed.; Plenum: New York, 1977; pp 79.
93. McWeeny, R. Proc. R. Soc. London, Ser. A 1959, 253, 242
94. Mulliken, R. S.; Parr, R. G. J. Chem. Phys. 1951, 19, 1271
95. Sovers, O. J.; Kern, C. W.; Pitzer, R. M.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 1968, 49, 2592
96. Stoll, H.; Preuss, H. Theor. Chim. Acta 1977, 46, 11
97. Stoll, H.; Wagenblast, G.; Preuss, H. Theor. Chim. Acta 1980, 57, 169
98. Kollmar, H. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 4832
99. Daudey, J. P.; Trinquier, G.; Barthelat, J. C.; Malrieu, J. P. Tetrahedron 1980, 36, 3399
100. Mehler, E. L. J. Chem. Phys. 1977, 67, 2728
101. Mehler, E. L. J. Chem. Phys. 1981, 74, 6298
102. Fülscher, M. P.; Mehler, E. L. J. Comput. Chem. 1981, 12, 811
103. Famulari, A.; Gianinetti, E.; Raimondi, M.; Sironi, M. Int. J. Quantum Chem. 1998, 69, 151
104. Gianinetti, E.; Raimondi; Tornaghi, E. Int. J. Quantum Chem. 1996, 60, 157
105. Gianinetti, E.; Vandoni, I.; Famulari, A.; Raimondi, M. Adv. Quantum Chem. 1998, 31, 251
106. Tang, K. T.; Toennies, J. P.; Yiu, C. L. Int. Rev. Phys. Chem. 1998, 17, 363
107. Lein, M.; Szabo, A.; Kovacs, A.; Frenking, G. Faraday Discuss. 2003, 124, 365
108. Erhardt, S.; Frenking, G. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 4620
109. Pernal, K.; Podeszwa, R.; Patkowski, K.; Szalewicz, K. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 263201
110. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553
111. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. J.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347
112. Tang, K. T.; Toennies, J. P. J. Chem. Phys. 1984, 80, 3726
113. Proynov, E.; Gan, Z.; Kong, J. J. Chem. Phys. Lett. 2008, 455, 103
114. Steinmann, S. N.; Corminboeuf, C. J. Chem. Phys. 2011, 134, 044117
115. Shao, Y.; Fusti-Molnar, L.; Jung, Y.; Kussmann, J.; Ochsenfeld, C.; Brown, S. T.; Gilbert, A. T. B.; Slipchenko, L. V.; Levchenko, S. V.; ONeill, D. P.; Distasio, R. A., Jr.; Lochan, R. C.; Wang, T.; Beran, G. J. O.; Besley, N. A.; Herbert, J. M.; Lin, C. Y.; van Voorhis, T.; Chien, S. H.; Sodt, A.; Steele, R. P.; Rassolov, V. A.; Maslen, P. E.; Korambath, P. P.; Adamson, R. D.; Austin, B.; Baker, J.; Byrd, E. F. C.; Dachsel, H.; Doerksen, R. J.; Dreuw, A.; Dunietz, B. D.; Dutoi, A. D.; Furlani, T. R.; Gwaltney, S. R.; Heyden, A.; Hirata, S.; Hsu, C.-P.; Kedziora, G.; Khalliulin, R. Z.; Klunzinger, P.; Lee, A. M.; Lee, M. S.; Liang, W.; Lotan, I.; Nair, N.; Peters, B.; Proynov, E. I.; Pieniazek, P. A.; Rhee, Y. M.; Ritchie, J.; Rosta, E.; Sherrill, C. D.; Simmonett, A. C.; Subotnik, J. E.; Woodcock, W. L., III; Zhang, W.; Bell, A. T.; Chakraborty, A. K.; Chipman, D. M.; Keil, F. J.; Warshel, A.; Hehre, W. J.; Schaefer, H. F., III; Kong, J.; Krylov, A. I.; Gill, P. M. W.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3172
116. Jurecka, P.; Sponer, J.; Cernyí, J.; Hobza, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1985
117. Takatani, T.; Hohenstein, E. G.; Malagoli, M.; Marshall, M. S.; Sherrill, C. D. J. Chem. Phys. 2010, 132, 144104
118. Scheiner, S. Hydrogen Bonding: A Theoretical Perspective; Oxford University Press: New York, 1997.
119. Jeffrey, G. A. An Introduction to Hydrogen Bonding; Oxford University Press: New York, 1997.
120. Desiraju, G. R.; Steiner, T. The Weak Hydrogen Bond in Structural Chemistry and Biology; Oxford University Press: New York, 2001.
121. Tuttle, T.; Graefenstein, J.; Wu, A.; Kraka, E.; Cremer, D. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 1115
122. Brauer, B.; Gerber, R. B.; Kabelac, M.; Hobza, P.; Bakker, J. M.; Riziq, A. G. A.; de Vries, M. S. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6974
123. Isaacs, E. D.; Shukla, A.; Platzman, P. M.; Hamann, D. R.; Barbiellini, B.; Tulk, C. A. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 600
124. Mo, Y. J. Mol. Model. 2006, 12, 665
125. Beck, J. F.; Mo, Y. J. Comput. Chem. 2007, 28, 455
126. Tapan, K. G.; Viktor, N. S.; Patrick, R. K.; Ernest, R. D. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1210
127. Grabowski, S. J.; Sokalski, W. A.; Leszczynski, J. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 4331
128. Pakiari, A. H.; Eskandari, K. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 2006, 759, 51
129. Gilli, G.; Gilli, P. J. Mol. Struct. 2000, 552, 1
130. Mas, E. M.; Szalewicz, K. J. Chem. Phys. 1996, 104, 7606
131. Rezac, J.; Hobza, P. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 685
132. Nakashima, K.; Zhang, X.; Xiang, M.; Lin, Y.; Lin, M.; Mo, Y. J. Theor. Comput. Chem. 2008, 7, 639
133. Sponer, J.; Jurecka, P.; Hobza, P. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10142
134. Cheatham, T. E., III; Kollman, P. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 2000, 51, 435
135. Kratochvíl, M.; Sponer, J.; Hobza, P. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3495
136. Guerra, C. F.; Bickelhaupt, F. M. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 2942
137. Guerra, C. F.; Bickelhaupt, F. M.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. Chem.-Eur. J. 1999, 5, 3581
138. Guerra, C. F.; Bickelhaupt, F. M.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4117
139. Haaland, A. Angew. Chem., Int. Ed. 1989, 28, 992
140. Thorne, L. R.; Suenram, R. D.; Lovas, F. J. J. Chem. Phys. 1983, 78, 167
141. Peyerimhoff, S. D.; Buenker, R. J. J. Chem. Phys. 1968, 49, 312
142. Dill, J. D.; Schleyer, P. v. R.; Pople, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 3402
143. Eoeggen, I. Chem. Phys. 1992, 162, 271
144. Mallajosyula, S. S.; Datta, A.; Pati, S. K. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 5156
145. Umeyama, H.; Morokuma, K. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 7208
146. Holme, T. A.; Truong, T. N. Chem. Phys. Lett. 1993, 215, 53
147. Jonas, V.; Frenking, G.; Reetz, M. T. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 8741
148. Dapprich, S.; Frenking, G. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9352
149. Skancke, A.; Skancke, P. N. J. Phys. Chem. 1996, 100, 15079
150. Bauschlicher, C. W. J.; Ricca, A. Chem. Phys. Lett. 1995, 237, 14
151. Anane, H.; Boutalib, A.; Nebot-Gil, I.; Tomas, F. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 7070
152. Barrios, R.; Skurski, P.; Rak, J.; Gutowski, M. J. Chem. Phys. 2000, 113, 8961
153. Fiacco, D. L.; Mo, Y.; Hunt, S. W.; Ott, M. E.; Roberts, A.; Leopold, K. R. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 484
154. Dillen, J.; Verhoeven, P. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 2570
155. Mo, Y.; Song, L.; Wu, W.; Zhang, Q. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3974
156. Bondi, A. J. Phys. Chem. 1964, 68, 441
157. Karthikeyan, S.; Sedlak, R.; Hobza, P. J. Phys. Chem. A 2011, 10.1021/jp1112476
158. Fiethen, A.; Jansen, G.; Hesselmann, A.; Schütz, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1802
159. Svozil, D.; Hobza, P.; Sponer, J. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 1191
160. Bashford, D.; Chothia, C.; Lesk, A. M. J. Mol. Biol. 1987, 196, 199
161. Roth, C. M.; Neal, B. L.; Lenhoff, A. M. Biophys. J. 1996, 70, 977
162. Sherrill, C. D.; Takatani, T.; Hohenstein, E. G. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 10146
163. Pitonaík, M.; Neograídy, P.; Rezaíc, J.; Jurecka, P.; Urban, M.; Hobza, P. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1829
164. Riley, K. E.; Pitonaík, M.; Jurecka, P.; Hobza, P. Chem. Rev. 2010, 110, 5023
165. Graífovaí, L.; Pitonaík, M.; Rezaíc, J.; Hobza, P. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 2365
166. Vijay, D.; Sastry, G. N. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 582
167. Tsuzuki, S.; Honda, K.; Uchimaru, T.; Mikami, M.; Tanabe, K. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11450
168. Scheiner, S.; Kar, T.; Pattanayak, J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13257
169. Mohan, N.; Vijayalakshmi, K. P.; Koga, N.; Suresh, C. H. J. Comput. Chem. 2010, 31, 2874
170. Li, S.; Cooper, V. R.; Thonhauser, T.; Puzder, A.; Langreth, D. C. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 9031
171. Prakash, M.; Samy, K. G.; Subramanian, V. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 13845
172. Slipchenko, L. V.; Gordon, M. S. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 2092
173. Ma, J.; Alfe, D.; Michaelides, A.; Wang, E. J. Chem. Phys. 2009, 130, 154303