Reaction path force matching: A new strategy of fitting specific reaction parameters for semiempirical methods in combined QM/MM simulations

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 10, Issue 8, 2014, Pages 3038-3054

  Zhou, Yan ^a   Pu, Jingzhi ^a  

^a INDIANA UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84906255406     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct4009624     Document Type: Article

References (83)

1. Klähn, M.; Braun-Sand, S.; Rosta, E.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15645
2. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227
3. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700
4. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1986, 7, 718
5. Combined Quantum Mechanical and Molecular Mechanical Methods; Gao, J.; Thompson, M. A., Eds.; ACS Symposium Series 712; American Chemical Society: Washington, DC, 1998.
6. Lin, H.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. 2007, 117, 185
7. Senn, H. M.; Thiel, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 1198
8. Hehre, W. J.; Radom, L.; Schleyer, P. v. R.; Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory; John Wiley: New York, 1986.
9. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. A 1965, 140, 1133
10. Parr, R. G.; Yang, W. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford University Press: New York, 1994.
11. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471
12. Laio, A.; VandeVondele, J.; Rothlisberger, U. J. Chem. Phys. 2002, 116, 6941
13. Schlegel, H. B.; Iyengar, S. S.; Li, X.; Millam, J. M.; Voth, G. A.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2002, 117, 8694
14. Thiel, W. In Handbook of Molecular Physics and Quantum Chemistry; Wilson, S., Ed.; Wiley: Chichester, 2003; Vol. 2, p 487.
15. Stewart, J. J. P. J. Comput.-Aided Mol. Des. 1990, 4, 1
16. Bredow, T.; Jug, K. Theor. Chem. Acc. 2005, 113, 1
17. Thiel, W. WIREs Comput. Mol. Sci. 2014, 4, 145
18. Dewar, M. J. S.; Thiel, W. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 4899
19. Dewar, M. J. S.; Zoebisch, E. G.; Healy, E. F.; Stewart, J. J. P. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3902
20. Stewart, J. J. P. J. Comput. Chem. 1989, 10, 209
21. Repasky, M. P.; Chandrasekhar, J.; Jorgensen, W. L. J. Comput. Chem. 2002, 23, 1601
22. Tubert-Brohman, I.; Guimarães, C. R. W.; Jorgensen, W. L. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 817
23. Pople, J. A.; Santry, D. P.; Segal, G. A. J. Chem. Phys. 1965, 43, S129
24. Thiel, W.; Voityuk, A. A. Theor. Chim. Acta 1992, 81, 391
25. Thiel, W.; Voityuk, A. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 616
26. Kolb, M.; Thiel, W. Theor. Chem. Acc. 1993, 14, 775
27. Weber, W.; Thiel, W. Theor. Chem. Acc. 2000, 103, 495
28. Garcia-Viloca, M.; Truhlar, D. G.; Gao, J. Biochemistry 2003, 42, 13558
29. Poulsen, T. D.; Garcia-Viloca, M.; Gao, J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9567
30. Gonzalez-Lafont; Truong, T. N.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. 1991, 95, 4618
31. Nam, K.; Cui, Q.; Gao, J.; York, D. M. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 486
32. Doron, D.; Major, D. T.; Kohen, A.; Thiel, W.; Wu, X. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 3420
33. Wu, X.; Thiel, W.; Pezeshki, S.; Lin, H. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 2672
34. Arabi, A. A.; Matta, C. F. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 3360
35. Giese, T. J.; York, D. M. J. Chem. Phys. 2005, 123, 164108
36. Zhang, P.; Fiedler, L.; Leverentz, H. R.; Truhlar, D. G.; Gao, J. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 857
37. Colvin, M. E.; Evleth, E.; Akacem, Y. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 4357
38. Rudack, T.; Xia, F.; Schlitter, J.; Kötting, C.; Gerwert, K. Proc. Natl. Acac. Sci. U.S.A. 2012, 109, 15295
39. Ercolessi, F.; Adams, J. B. Europhys. Lett. 1994, 26, 583
40. Izvekov, S.; Parrinello, M.; Burnham, C. J.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2004, 120, 10896
41. Izvekov, S.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2469
42. Csányi, G.; Albaret, T.; Payne, M. C.; De Vita, A. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 175503
43. Maurer, P.; Laio, A.; Hugosson, H. W.; Colombo, M. C.; Rothlisberger, U. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 628
44. Laio, A.; Bernard, S.; Chiarotti, G. L.; Scandolo, S.; Tosatti, E. Science 2000, 287, 1027
45. Arkin-Ojo, O.; Song, Y.; Wang, F. J. Chem. Phys. 2008, 129, 064108
46. Doemer, M.; Maurer, P.; Campomanes, P.; Tavernelli, I.; Rothlisberger, U. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 412
47. Knight, C.; Maupin, C. M.; Izvekov, S.; Voth, G. A. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 3223
48. Truhlar, D. G.; Kuppermann, A. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 1840
49. Fukui, K. Acc. Chem. Res. 1981, 14, 363
50. Heidrich, D. In The Reaction Path in Chemistry: Current Approaches and Perspectives; Heidrich, D., Ed.; Kluwer: Dordrecht, 1995; p 1.
51. E, W.; Ren, W.; Vanden-Eijnden, E. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6688
52. Maragliano, L.; Fischer, A.; Vanden-Eijnden, E.; Ciccotti, G. J. Chem. Phys. 2006, 125, 024106
53. Hu, H.; Lu, Z.; Yang, W. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 390
54. Hu, H.; Lu, Z.; Parks, J. M.; Burger, S. K.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2008, 128, 034105
55. Warshel, A. Computer Modeling of Chemical Reactions in Enzymes and Solutions; Wiley: New York, 1991.
56. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265
57. Wilson, E. B., Jr.; Decius, J. C.; Cross, P. C. Molecular Vibrations; McGraw-Hill: New York, 1955.
58. Peng, C.; Ayala, P. Y.; Schlegel, H. B. J. Comput. Chem. 1996, 17, 49
59. Roothaan, C. C. J. Rev. Mod. Phys. 1951, 23, 69
60. Binkley, J. S.; Pople, J. A.; Hehre, W. J. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 939
61. Mo, Y.; Gao, J. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 3012
62. Chuang, Y.-Y.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. Int. J. Quantum Chem. 1998, 70, 887
63. MacKerell, A. D., Jr.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L., Jr.; 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., III; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiórkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586
64. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187
65. Thiel, W. MNDO97 v5.0; University of Zurich: Zurich, Switzerland, 1998.
66. Brooks, B. R.; Brooks, C. L., III; MacKerell, A. D., Jr.; 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
67. Shao, Y.; Molnar, L. F.; Jung, Y.; Kussmann, J.; Ochsenfeld, C.; Brown, S. T.; Gilbert, A. T. B.; Slipchenko, L. V.; Levchenko, S. V.; O'Neill, 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.; Khaliullin, 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, H. 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
68. Carroll, D. L. Genetic Algorithm Driver 1.70; University of Illinois: Champaign, IL, 1998.
69. Nosé, S. J. Chem. Phys. 1984, 81, 511
70. Hoover, W. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695
71. Hockney, R. W. Methods Comput. Phys. 1970, 9, 136
72. Ryckaert, J. P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327
73. Torrie, G. M.; Valleau, J. P. Chem. Phys. Lett. 1974, 28, 578
74. Kumar, S.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A.; Rosenberg, J. M. J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011
75. Mulliken, R. S. J. Chem. Phys. 1955, 23, 1833
76. Gao, J.; Xia, X. Science 1992, 258, 631
77. Miller, W. H.; Handy, N. C.; Adams, J. E. J. Chem. Phys. 1980, 72, 99
78. Plotnikov, N. V.; Kamerlin, S. C. L.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 7950
79. Plotnikov, N. V.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 10342
80. Zhou, Y.; Ojeda-May, P.; Pu, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 15811
81. van Duin, A. C. T.; Dasgupta, S.; Lorant, F.; Goddard, W. A., III J. Phys. Chem. A 2001, 105, 9396
82. Maragakis, P.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 2005, 352, 807
83. Pu, J.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 1192