Polarizable force fields and polarizable continuum model: A fluctuating charges/PCM approach. 1. Theory and implementation

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 7, Issue 11, 2011, Pages 3711-3724

  Lipparini, Filippo ^a   Barone, Vincenzo ^a  

^a SCUOLA NORMALE SUPERIORE   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 80755176428     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct200376z     Document Type: Article

References (78)

1. Tomasi, J.; Persico, M. Chem. Rev. 1994, 94, 2027-2094
2. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 105, 2999-3093
3. Mennucci, B. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 1666-1674 and references therein
4. Vreven, T.; Mennucci, B.; da Silva, C.; Morokuma, K.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 62-72
5. Rega, N.; Cossi, M.; Barone, V. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 5723-5732
6. Cui, Q. J. Chem. Phys. 2002, 117, 4720-4728
7. Pedone, A.; Biczysko, M.; Barone, V. ChemPhysChem 2010, 11, 1812-1832
8. Barone, V.; Bloino, J.; Monti, S.; Pedone, A.; Prampolini, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 10550-10561
9. Steindal, A. H.; Ruud, K.; Frediani, L.; Aidas, K.; Kongsted, J. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 3027-3037
10. Rega, N.; Cossi, M.; Barone, V. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12962-12967
11. Benzi, C.; Improta, R.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2002, 23, 341-350
12. Barone, V.; Biczysko, M.; Brancato, G. Extending the Range of Computational Spectroscopy by QM/MM Approaches: Time-Dependent and Time-Independent Routes. In Combining Quantum Mechanics and Molecular Mechanics. Some Recent Progresses in QM/MM Methods; Sabin, J. R.; Canuto, S., Eds.; Academic Press: Waltham, MA, 2010; Vol. 59, pp 17-57.
13. Thole, B. Chem. Phys. 1981, 59, 341-350
14. Lamoureux, G.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3025-3039
15. Rick, S. W.; Stuart, S. J.; Berne, B. J. J. Chem. Phys. 1994, 101, 6141-6156
16. Rick, S. W.; Berne, B. J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 672-679
17. Rick, S. W.; Stuart, S. J.; Bader, J. S.; Berne, B. J. J. Mol. Liq. 1995, 65-66, 31-40
18. Mortier, W. J.; Van Genechten, K.; Gasteiger, J. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 829-835
19. Chelli, R.; Procacci, P. J. Chem. Phys. 2002, 117, 9175-9189
20. Elstner, M.; Porezag, D.; Jungnickel, G.; Elsner, J.; Haugk, M.; Frauenheim, T.; Suhai, S.; Seifert, G. Phys. Rev. B 1998, 58, 7260-7268
21. Trani, F.; Barone, V. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 713-719
22. Brancato, G.; Rega, N.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2006, 124, 214505
23. Brancato, G.; Nola, A. D.; Barone, V.; Amadei, A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 154109
24. Rega, N.; Brancato, G.; Barone, V. Chem. Phys. Lett. 2006, 422, 367-371
25. Brancato, G.; Barone, V.; Rega, N. Theor. Chem. Acc. 2007, 117, 1001-1015
26. Brancato, G.; Rega, N.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2008, 128, 144501
27. Rega, N.; Brancato, G.; Petrone, A.; Caruso, P.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2011, 134, 074504
28. Smith, P. E.; Pettitt, B. M. J. Chem. Phys. 1996, 105, 4289-4293
29. Hünenberger, P. H.; McCammon, J. A. J. Chem. Phys. 1999, 110, 1856-1872
30. Bergdorf, M.; Peter, C.; Hünenberger, P. H. J. Chem. Phys. 2003, 119, 9129-9144
31. Cancès, E. In Continuum Solvation Models in Chemical Physics; Mennucci, B.; Cammi, R., Eds.; Wiley: New York, 2007.
32. Warshel, A.; King, G. Chem. Phys. Lett. 1985, 121, 124-129
33. King, G.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1989, 91, 3647-3661
34. Luzhkov, V.; Warshel, A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 199-213
35. Sham, Y. Y.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 7940-7944
36. Rappe, A.; Goddard, W. J. Phys. Chem. 1991, 95, 3358-3363
37. Chen, J.; Martinez, T. J. Chem. Phys. Lett. 2008, 463, 288
38. Chelli, R.; Pagliai, M.; Procacci, P.; Cardini, G.; Schettino, V. J. Chem. Phys. 2005, 122, 074504
39. Nistor, R. A.; Polihronov, J. G.; Müser, M. H.; Mosey, N. J. J. Chem. Phys. 2006, 125, 094108
40. Lee, A. J.; Rick, S. W. J. Chem. Phys. 2011, 134, 184507
41. Verstraelen, T.; Bultinck, P.; Van Speybroeck, V.; Ayers, P. W.; Van Neck, D.; Waroquier, M. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1750-1764
42. Ando, K. J. Chem. Phys. 2001, 115, 5228-5237
43. Chelli, R.; Ciabatti, S.; Cardini, G.; Righini, R.; Procacci, P. J. Chem. Phys. 1999, 111, 4218-4229
44. Llanta, E.; Ando, K.; Rey, R. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 7783-7791
45. Llanta, E.; Rey, R. Chem. Phys. Lett. 2001, 340, 173-178
46. Olano, L. R.; Rick, S. W. J. Comput. Chem. 2005, 26, 699-707
47. York, D. M.; Yang, W. J. Chem. Phys. 1996, 104, 159-172
48. Verstraelen, T.; Speybroeck, V. V.; Waroquier, M. J. Chem. Phys. 2009, 131, 044127
49. Nishimoto, K.; Mataga, N. Z. Phys. Chem. (Frankfurt) 1957, 12, 335
50. Ohno, K. Theor. Chem. Acc. 1964, 2, 219-227
51. Louwen, J. N.; Vogt, E. T. C. J. Mol. Catal. A 1998, 134, 63-77
52. Patel, S.; Brooks, C. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1-15
53. Patel, S.; Mackerell, A.; Brooks, C. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1504-1514
54. van Duin, A. C. T.; Dasgupta, S.; Lorant, F.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 9396-9409
55. Klamt, A.; Schuurmann, G. J. Chem. Soc., Perk. Trans. 2 1993, 799-805
56. Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995-2001
57. Cossi, M.; Rega, N.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2003, 24, 669-681
58. Scalmani, G.; Barone, V.; Kudin, K.; Pomelli, C.; Scuseria, G.; Frisch, M. Theor. Chem. Acc. 2004, 111, 90-100
59. Cancès, E.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3032-3041
60. Cancès, E.; Mennucci, B. J. Math. Chem. 1998, 23, 309-326
61. Mennucci, B.; Cancès, E.; Tomasi, J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10506-10517
62. Lipparini, F.; Scalmani, G.; Mennucci, B.; Cancès, E.; Caricato, M.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2010, 133, 014106
63. Lipparini, F.; Scalmani, G.; Mennucci, B.; Frisch, M. J. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 610-617
64. Scalmani, G.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2010, 132, 114110
65. Andersen, H. C. J. Chem. Phys. 1980, 72, 2384-2393
66. Parrinello, M.; Rahman, A. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 1196-1199
67. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471-2474
68. Crescenzi, O.; Pavone, M.; De Angelis, F.; Barone, V. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 445-453, PMID: 16851035.
69. Caricato, M.; Scalmani, G.; Frisch, M. J. In Continuum Solvation Models in Chemical Physics; Mennucci, B.; Cammi, R., Eds.; Wiley: New York, 2007.
70. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. A., Jr. ; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; 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.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian Development Version, Revision H.10; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2010.
71. Cornell, W.; Cieplak, P.; Bayly, C.; Gould, I.; Merz, K.; Ferguson, D.; Spellmeyer, D.; Fox, T.; Caldwell, J.; Kollman, P. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197
72. Yoshida, H. Phys. Lett. A 1990, 150, 262-268
73. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926-935
74. Soper, A. K.; Phillips, M. G. Chem. Phys. 1986, 107, 47-60
75. Duvail, M.; Souaille, M.; Spezia, R.; Cartailler, T.; Vitorge, P. J. Chem. Phys. 2007, 127, 034503
76. Duvail, M.; Vitorge, P.; Spezia, R. J. Chem. Phys. 2009, 130, 104501
77. Brancato, G.; Rega, N.; Barone, V. Chem. Phys. Lett. 2009, 483, 177-181
78. Ern, A.; Guermond, J.-L. Theory and Practice of Finite Elements; Springer: Berlin, 2004; Vol. 159, pp 81-84.