Extrapolation to the gold-standard in quantum chemistry: Computationally efficient and accurate CCSD(T) energies for large molecules using an automated thermochemical hierarchy

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 9, Issue 9, 2013, Pages 3986-3994

  Ramabhadran, Raghunath O ^a   Raghavachari, Krishnan ^a  

^a INDIANA UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84884201341     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct400465q     Document Type: Article

References (152)

1. Theory and Applications of Computational Chemistry The First Forty Years; Dykstra, C. E., Frenking, G., Kim, K. S., Scuseria, G. E., Eds; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 2005; pp 1-7.
2. Fock, V. Z. Phys. 1930, 61, 126
3. Møller, C.; Plesset, M. S. Phys. Rev. 1934, 46, 618
4. Krishnan, R.; Pople, J. A. Int. J. Quantum Chem. 1978, 14, 91
5. Krishnan, R.; Frisch, M. J.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1980, 72, 4244
6. Frisch, M. J.; Krishnan, R.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1980, 75, 66
7. Bartlett, R. J.; Shavitt, I. Chem. Phys. Lett. 1977, 50, 190
8. Bartlett, R. J.; Purvis, G. D. J. Chem. Phys. 1978, 68, 2114
9. Bartlett, R. J.; Sekino, H.; Purvis, G. D. Chem. Phys. Lett. 1983, 98, 66
10. Amos, R. D.; Andrews, J. S.; Handy, N. C.; Knowles, P. J. Chem. Phys. Lett. 1991, 185, 256
11. Knowles, P. J.; Andrews, J. S.; Amos, R. D.; Handy, N. C.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1991, 186, 130
12. Lauderdale, W. J.; Stanton, J. F.; Gauss, J.; Watts, J. D.; Bartlett, R. J. Chem. Phys. Lett. 1991, 187, 21
13. Murray, C.; Davidson, E. R. Chem. Phys. Lett. 1991, 187, 451
14. Lee, T. J.; Jayatilaka, D. Chem. Phys. Lett. 1993, 201, 1
15. Wilson, S.; Saunders, V. R. J. Phys. B 1979, 12, 403
16. 1979, 13, 1505-(E).
17. Kucharski, S. A.; Bartlett, R. J. Adv. Quantum Chem. 1986, 18, 281
18. Kucharski, S. A.; Noga, J.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1989, 90, 7282
19. Bartlett, R. J.; Watts, J. D.; Kucharski, S. A.; Noga, J. Chem. Phys. Lett. 1990, 165, 513
20. 1990, 167, 609-(E).
21. Raghavachari, K.; Pople, J. A.; Replogle, E. S.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5579
22. He, Z.; Cremer, D. Theor. Chim. Acta 1993, 85, 305
23. Shavitt, I. In Modern Theoretical Chemistry, Schaefer, H. F., Ed.; Plenum Press: New York, 1977; Vol. 3, p 189.
24. For one of the early applications of the CI method, see Boys, S. F. Proc. R. Soc. London 1950, A201, 125.
25. For an excellent review of FCI applications, see Bauschlicher, C. W.; Langhoff, S. R.; Taylor, P. R. Adv. Chem. Phys. 1990, 77, 103
26. Brooks, B. R.; Laidig, W. D.; Saxe, P.; Goddard, J. D.; Yamaguchi, Y.; Schaefer, H. F. J. Chem. Phys. 1980, 72, 4652
27. Krishnan, R.; Schlegel, H. B.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1980, 72, 4654
28. Schaefer, H. F.; Thomas, J. R.; Yamaguchi, Y.; DeLeeuw, B. J.; Vacek, G. In Modern Electronic Structure Theory; Yarkony, D. R., Ed.; World Scientific: Singapore, 1995; p 1.
29. Pople, J. A.; Head-Gordon, M.; Raghavachari, K. J. Chem. Phys. 1987, 87, 5968
30. Raghavachari, K.; Pople, J. A.; Head-Gordon, M. In Many-Body Methods in Quantum Chemistry, Lecture Notes in Chemistry; Kaldor, U., Ed.; Springer-Verlag: Berlin, 1989; Vol. 52, p 215.
31. Scuseria, G. E.; Schaefer, H. F. J. Chem. Phys. 1989, 90, 3700
32. Paldus, J.; Cizek, J.; Jeziorski, B. J. Chem. Phys. 1989, 90, 4356
33. Pople, J. A.; Head-Gordon, M.; Raghavachari, K. J. Chem. Phys. 1989, 90, 4635
34. Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A.; Replogle, E. Chem. Phys. Lett. 1989, 158, 207
35. He, Z.; Kraka, E.; Cremer, D. Int. J. Quantum Chem. 1996, 57, 157
36. Cizek, J. J. Chem. Phys. 1966, 45, 4256
37. Adv. Chem. Phys. 1969, 14, 35.
38. Bartlett, R. J.; Dykstra, C. E.; Paldus, J. In Advanced Theories and Computational Approaches to the Electronic Structure of Molecules; Dykstra, C. E., Ed.; Reidel: Dordrecht, 1984; p 127.
39. Bartlett, R. J. J. Phys. Chem. 1989, 93, 1697
40. Bartlett, R. J. In Modern Electronic Structure Theory; Yarkony, D. R., Ed.; World Scientific: Singapore, 1995; p 1047.
41. Lee, T. J.; Scuseria, G. E. In Quantum Mechanical Electronic Structure Calculations with Chemical Accuracy; Langhoff, S. R., Ed.; Kluwer: Dordrecht, 1995; p 47.
42. Taylor, P. R.; Bacskay, G. B.; Hush, N. S.; Hurley, A. C. Chem. Phys. Lett. 1976, 41, 444
43. Pople, J. A.; Krishnan, R.; Schlegel, H. B.; Binkley, J. S. Int. J. Quantum Chem. 1978, 14, 545
44. Bartlett, R. J.; Purvis, G. D. Int. J. Quantum Chem. 1978, 14, 561
45. Chiles, R. A.; Dykstra, C. E. J. Chem. Phys. 1981, 74, 4544
46. Paldus, J.; Cizek, J.; Shavitt, I. Phys. Rev. A 1972, 5, 50
47. Purvis, G. D.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1982, 76, 1910
48. Lee, T. J.; Rice, J. E. Chem. Phys. Lett. 1988, 150, 406
49. Scuseria, G. E.; Scheiner, A. C.; Lee, T. J.; Rice, J. E.; Schaefer, H. F. J. Chem. Phys. 1987, 86, 2881
50. Scuseria, G. E.; Janssen, C. L.; Schaefer, H. F. J. Chem. Phys. 1988, 89, 7382
51. Noga, J.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1987, 86, 7041
52. 1988, 89, 3401-(E).
53. Hoffmann, M. R.; Schaefer, H. F. Adv. Quantum Chem. 1986, 18, 207
54. Scuseria, G. E.; Schaefer, H. F. Chem. Phys. Lett. 1988, 152, 382
55. Watts, J. D.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1990, 93, 6104
56. Lee, Y. S.; Kucharski, S. A.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1984, 81, 5906
57. 1984, 82, 5761-(E).
58. Noga, J.; Bartlett, R. J.; Urban, M. Chem. Phys. Lett. 1987, 134, 126
59. Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A.; Head-Gordon, M. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 479
60. Jensen, F. Introduction to Computational Chemistry; John Wiley & Sons: Chichester, U.K., 2007.
61. Raghavachari, K.; Anderson, J. B. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12960
62. Fujimoto, H.; Koga, N.; Fukui, K. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 7452
63. Fedorov, D. G.; Ishida, T.; Kitaura, K. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 2638
64. Fedorov, D. G.; Ishida, T.; Uebayasi, M.; Kitaura, K. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 2722
65. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 6904
66. Kitaura, K.; Ikeo, E.; Asada, T.; Nakano, T.; Uebayasi, M. Chem. Phys. Lett. 1999, 313, 701
67. Fedorov, D. G.; Slipchenko, L. V.; Kitaura, K. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 8742
68. Pruitt, S. R.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K.; Gordon, M. S. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 1
69. Gadre, S. R.; Shirsat, R. N.; Limaye, A. C. J. Phys. Chem. 1994, 98, 9165
70. Gadre, S. R.; Ganesh, V. J. Theor. Comput. Chem. 2006, 5835
71. Ganesh, V.; Dongare, R. K.; Balanarayan, P.; Gadre, S. R. J. Chem. Phys. 2006, 125, 104109
72. Kavathekar, R.; Khire, S.; Ganesh, V.; Rahalkar, A. P.; Gadre, S. R. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1167
73. Rahalkar, A. P.; Ganesh, V.; Gadre, S. R. J. Chem. Phys. 2008, 129, 234101
74. Rahalkar, A. P.; Katouda, M.; Gadre, S. R.; Nagase, S. J. Comput. Chem. 2010, 31, 2405
75. Yeole, S. D.; Gadre, S. R. J. Chem. Phys. 2010, 132, 094102
76. Rahalkar, A. P.; Mishra, B. K.; Ramanathan, V.; Gadre, S. R. Theor. Chem. Acc. 2011, 130, 491
77. Sahu, N.; Yeole, S. D.; Gadre, S. R. J. Chem. Phys. 2013, 138, 104101
78. Mei, Y.; Ji, C. G.; Zhang, J. Z. H. J. Chem. Phys. 2006, 125, 094906
79. Zhang, D. W.; Zhang, J. Z. H. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3599
80. Addicoat, M. A.; Collins, M. A. J. Chem. Phys. 2009, 131, 104103
81. Collins, M. A.; Deev, V. A. J. Chem. Phys. 2006, 125, 104104
82. Collins, M. A. J. Chem. Phys. 2007, 127, 024104
83. Deev, V.; Collins, M. A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 154102
84. Netzloff, H. M.; Collins, M. A. J. Chem. Phys. 2007, 127, 134113
85. Collins, M. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 7744
86. Gordon, M. S.; Freitag, M. A.; Bandyopadhyay, P.; Jensen, J. H.; Kairys, V.; Stevens, W. J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 293
87. Slipchenko, L. V.; Gordon, M. S. J. Comput. Chem. 2007, 28, 276
88. Dahlke, E. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 46
89. Dahlke, E. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1342
90. Dahlke, E. E.; Leverentz, H. R.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 33
91. Dahlke, E. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1
92. Leverentz, H. R.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1573
93. Sorkin, A.; Dahlke, E. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 683
94. Kurbanov, E, K.; Leverentz, H. R.; Truhlar, D. G.; Amin, E. A. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 2617 10.1021/ct4001872
95. Isegava, M.; Wang, Bo.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 1381
96. Li, W.; Li, S.; Jiang, Y. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 2193
97. Hua, W. J.; Fang, T.; Li, W.; Yu, J. G.; Li, S. H. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 10864
98. Hua, S. G.; Hua, W. J.; Li, S. H. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 8126
99. Huang, L.; Massa, L.; Karle J. Proc. Natl. Acad. Sci. 2006, 103, 1233
100. Huang, L.; Massa, L.; Karle, J. Int. J. Quantum Chem. 2005, 103, 808
101. Beran, G. J. O. J. Chem. Phys. 2009, 130, 164115
102. Beran, G. J. O.; Nanda, K. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3480
103. Wen, S.; Nanda, K.; Hunag, Y.; Beran, G. J. O. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 7578
104. Nanda, K.; Beran, G. J. O. J. Chem. Phys. 2012, 137, 174106
105. Rezac, J.; Salahub, D. R. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 91
106. Wang, Y.; Sosa, C. P.; Cembran, A.; Truhlar, D. J.; Gao, J. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 6781
107. Gao, J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 657
108. Gao, J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 2346
109. Xie, W.; Gao, J. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1890
110. Xie, W.; Song, L.; Truhlar, D. G.; Gao, J. J. Chem. Phys. 2008, 128, 234108
111. Song, L.; Han, J.; Lin, Y. L.; Xie, W.; Gao, J. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 11656
112. Wierzchowski, S. J.; Kofke, D. A.; Gao, J. J. Chem. Phys. 2003, 119, 7365
113. Xie, W.; Orozco, M.; Truhlar, D. G.; Gao, J. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 459
114. Cembran, A.; Song, L.; Mo, Y.; Gao, J. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2702
115. Richard, R. M.; Herbert, J. M. J. Chem. Phys. 2012, 137 (064113) 1-17
116. Richard, R. M.; Herbert, J. M. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 1408
117. Bates, D. M.; Smith, J. R.; Tshumper, G. S. J. Chem. Phys. 2011, 135, 044123
118. Bates, D. M.; Smith, J. R.; Tshumper, G. S. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2753
119. Mayhall, N. J.; Raghavachari, K. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1336
120. Mayhall, N. J.; Raghavachari, K. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 2669
121. Hehre, W. J.; Ditchfield, R.; Radom, L.; Pople, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 4796
122. Radom, L.; Hehre, W. J.; Pople, J, A. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 289
123. Hehre, W. J.; Radom, L.; Schleyer, P. v. R.; Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory; Wiley-Interscience: New York, 1986.
124. George, P.; Trachtman, M.; Bock, C. W.; Brett, A. M. Theor. Chem. Acc. 1975, 38, 121
125. George, P.; Trachtman, M.; Bock, C. W.; Brett, A. M. Tetrahedron 1976, 32, 317
126. George, P.; Trachtman, M.; Bock, C. W.; Brett, A. M. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1976, 1222
127. Hess, B. A., Jr.; Schaad, L. J. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 7500
128. Nyulaszi, L.; Vamai, P.; Veszpremi, T. J. Mol. Struct. THEOCHEM 1995, 358, 55
129. Vianello, R.; Liebman, J. F.; Maksic, Z. B. Chem.-Eur. J. 2004, 10, 5751
130. Vianello, R.; Liebman, J. F.; Maksic, Z. B.; Muller, T. J. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 10594
131. Chestnut, D. B.; Davis, K. M. J. Comput. Chem. 1997, 18, 584
132. El-Nahas, A. M.; Bozelli, J. W.; Simmie, J. M.; Navarro, M. V.; Black, G.; Curran, H. J. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 13618
133. George, P.; Bock, C. W.; Trachtman, M. Theor. Chim. Acta 1987, 71, 289
134. Gimarc, B. M.; Zhao, M. J. Phys. Chem. 1994, 98, 1596
135. Zhao, M.; Gimarc, B. M. J. Phys. Chem. 1993, 97, 4023
136. Warren, D. S.; Gimarc, B. M. J. Phys. Chem. 1993, 97, 4031
137. Wheeler, S. E.; Houk, K. N.; Schlyer, P. v. R.; Allen, W. D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2547
138. Ramabhadran, R. O.; Raghavachari, K. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2094
139. Ramabhadran, R. O.; Raghavachari, K. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 7531
140. Ramabhadran, R. O; Sengupta, A.; Raghavachari, K. J. Phys. Chem. A 2013, 117, 4973
141. Lee, T. J.; Scuseria, G. E. In Quantum Mechanical Electronic Structure Calculations with Chemical Accuracy; Langhoff, S. R., Ed.; Kluwer: Dordrecht, 1995; p 47.
142. Lee, T. J.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 1990, 93, 489
143. Scuseria, G. E.; Lee, T. J. J. Chem. Phys. 1990, 93, 5851
144. Tew, D. P.; Klopper, W.; Helgaker, T. J. Comput. Chem. 2007, 28, 1307
145. Rezac, J.; Hobza, P. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 2151
146. Rezac, J.; Simoa, L.; Hobza, P. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 364
147. Head-Gordon, M.; Pople, J. A.; Frisch, M. J. Chem. Phys. Lett. 1988, 153, 503
148. Saebø, S.; Almlo, F. J. Chem. Phys. Lett. 1989, 154, 83
149. Frisch, M. J.; Head-Gordon, M.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1990, 166, 275
150. 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, A.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Revision A.1; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2009.
151. Curtiss, L. A.; Redfern, P. C.; Raghavachari, K. J. Chem. Phys. 2007, 127, 124105
152. Curtiss, L. A.; Redfern, P. C.; Raghavachari, K. J. Chem. Phys. 2007, 127, 084108