Do practical standard coupled cluster calculations agree better than Kohn-Sham calculations with currently available functionals when compared to the best available experimental data for dissociation energies of bonds to 3d transition metals?

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 11, Issue 5, 2015, Pages 2036-2052

  Xu, Xuefei ^a   Zhang, Wenjing ^a,b   Tang, Mingsheng ^b   Truhlar, Donald G ^a  

^a University of Minnesota   (United States)

^b ZHENGZHOU UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

TRANSITION ELEMENT;

CHEMISTRY; FACTUAL DATABASE; QUANTUM THEORY; THERMODYNAMICS;

DATABASES, FACTUAL; QUANTUM THEORY; THERMODYNAMICS; TRANSITION ELEMENTS;

EID: 84929166976     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.jctc.5b00081     Document Type: Article

References (133)

1. Cízek, J. J. Chem. Phys. 1966, 45, 4256
2. Lee, T. J.; Scuseria, G. E. In Quantum Mechanical Electronic Structure Calculations with Chemical Accuracy; Langhoff, S. R., Ed.; Understanding Chemical Reactivity, Vol. 13; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 1995; p 47.
3. Cramer, C. J. Essentials of Computational Chemistry; John Wiley & Sons; Chichester, U.K., 2002; p 191.
4. Bartlett, R. J.; Musiał, M. Rev. Mod. Phys. 2007, 79, 291
5. Shavitt, I.; Bartlett, R. J. Many-Body Methods in Chemistry and Physics: MBPT and Coupled-Cluster Theory; Cambridge University Press: Cambridge, U.K., 2009.
6. Schütz, M.; Werner, H.-J. Chem. Phys. Lett. 2000, 318, 370
7. Schütz, M.; Werner, H.-J. J. Chem. Phys. 2001, 114, 661
8. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Chem. Phys. 2005, 123, 134103
9. Kobayashi, M.; Nakai, H. J. Chem. Phys. 2008, 129, 044103
10. Li, W.; Piecuch, P. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 8644
11. Werner, H.-J.; Schütz, M. J. Chem. Phys. 2011, 135, 144116
12. Anacker, T.; Friedrich, J. Mol. Phys. 2013, 111, 1161
13. Friedrich, J.; Yu, H.; Leverentz, H. R.; Bai, P.; Siepmann, J. I.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 666
14. Fiedler, L.; Leverentz, H. R.; Nachimuthu, S.; Friedrich, J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 3129
15. Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A.; Head-Gordon, M. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 479
16. Kinal, A.; Piecuch, P. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 367
17. Valeev, E. F.; Crawford, T. D. J. Chem. Phys. 2008, 128, 244113
18. Czakó, G.; Mátyus, E.; Simmonett, A. C.; Császár, A. G.; Schaefer, H. F., III; Allen, W. D. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1220
19. Rahalkar, A. P.; Mishra, B. K.; Ramanathan, V.; Gadre, S. R. Theor. Chem. Acc. 2011, 130, 491
20. Liakos, D. G.; Neese, F. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 4801
21. Booth, G. H.; Grüneis, A.; Kresse, G.; Alavi, A. Nature 2013, 493, 365
22. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140, A1133
23. Kohn, W. Rev. Mod. Phys. 1999, 71, 1253
24. Werner, H.-J.; Knowles, P. J.; Knizia, G.; Manby, F. R.; Schütz, M. Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2012, 2, 242
25. Jiang, W.; DeYonker, N. J.; Determan, J. J.; Wilson, A. K. J. Phys. Chem. A 2011, 116, 870
26. Martin, J. M. L. Mol. Phys. 2014, 112, 785
27. Andersson, K.; Malmqvist, R.-Å; Roos, B. O.; Sadlej, A. J.; Wolinski, K. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5483
28. Andersson, K.; Malmqvist, R.-Å; Roos, B. O. J. Chem. Phys. 1992, 96, 1218
29. Van Voorhis, T.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2000, 113, 8873
30. Bishop, R. F.; Arponen, J. S. Int. J. Quantum Chem., Quantum Chem. Symp. 1990, 38, 197
31. Van Voorhis, T.; Head-Gordon, M. Chem. Phys. Lett. 2000, 330, 585
32. Piecuch, P.; Oliphant, N.; Adamowicz, L. J. Chem. Phys. 1993, 99, 1875
33. Li, X. Z.; Paldus, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 6257
34. Li, X. Z.; Paldus, J. J. Chem. Phys. 1998, 108, 637
35. Krylov, A. I.; Ssherrill, C. D.; Byrd, E. F. C.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 1998, 109, 10669
36. Hino, O.; Kinoshita, T.; Chan, G. K. L.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 2006, 124, 114311
37. Nooijen, M.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 6812
38. Levchenko, S. V.; Krylov, A. I. J. Chem. Phys. 2004, 120, 175
39. Kowalski, K.; Piecuch, P. J. Chem. Phys. 2000, 113, 18
40. Lodriguito, M. S.; Kowalski, K.; Wloch, M.; Piecuch, P. J. Mol. Struct. 2006, 771, 89
41. Evangelista, F. A.; Simmonett, A. C.; Allen, W. D.; Schaefer, H. F., III; Gauss, J. J. Chem. Phys. 2008, 128, 124104
42. DeYonker, N. J.; Peterson, K. A.; Steyl, G.; Wilson, A. K.; Cundari, T. R. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 11269
43. Karlický, F.; Otyepka, M. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2876
44. Seth, M.; Ziegler, T.; Steinmetz, M.; Grimme, S. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 2286
45. Karlický, F.; Lazar, P.; Dubecký, M.; Otyepka, M. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 3670
46. Engel, E.; Dreizler, R. M. Density Functional Theory; Springer: Berlin, 2011.
47. Schuch, N.; Verstraete, S. Nat. Phys. 2009, 5, 732
48. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2006, 125, 194101
49. Zhao, Y.; Truhlar, D. Theor. Chem. Acc. 2008, 120, 215
50. Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 10757
51. Peverati, R.; Truhlar, D. G. Philos. Trans. R. Soc. A 2014, 372, 20120476
52. Zhang, W.; Truhlar, D. G.; Tang, M. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 2399
53. Zhang, W.; Truhlar, D. G.; Tang, M. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 3965
54. Perdew, J. P.; Ruzsinszky, A.; Csonka, G. I.; Constantin, L. A.; Sun, J. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 026403
55. Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E.; Tao, J.; Perdew, J. P. J. Chem. Phys. 2003, 119, 12129
56. Grimme, S.; Antony, J.; Ehrlich, S.; Krieg, H. J. Chem. Phys. 2010, 132, 154104
57. Grimme, S.; Ehrlich, S.; Goerigk, L. J. Comput. Chem. 2011, 32, 1456
58. Peverati, R.; Truhlar, D. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 13171
59. Zhao, Y.; Schultz, N. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2005, 123, 161103
60. Hoe, W.-M.; Cohen, A. J.; Handy, N. C. Chem. Phys. Lett. 2001, 341, 319
61. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098
62. Hamprecht, F. A.; Cohen, A. J.; Tozer, D. J.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. 1998, 109, 6264
63. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865
64. Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623
65. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 6908
66. Peverati, R.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 2310
67. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 5656
68. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2008, 128, 184109
69. Heyd, J.; Scuseria, G. E.; Ernzerhof, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 8207
70. Henderson, T. M.; Izmaylov, A. F.; Scalmani, G.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 2009, 131, 044108
71. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158
72. Keal, T. W.; Tozer, D. J. J. Chem. Phys. 2005, 123, 121103
73. Peverati, R.; Truhlar, D. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 16187
74. Chai, J.-D.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6615
75. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1849
76. Peverati, R.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2011, 135, 191102
77. Zhao, Y.; Schultz, N. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 364
78. Peverati, R.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2810
79. Adamo, C.; Barone, V. Chem. Phys. Lett. 1997, 274, 242
80. Chai, J.-D.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 084106
81. Boese, A. D.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. 2002, 116, 9559
82. Peverati, R.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 117
83. Peverati, R.; Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1991
84. Gáspár, R. Acta Phys. Hung. 1974, 35, 213
85. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200
86. Noga, J.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1987, 86, 7041
87. Scuseria, G. E.; Schaefer, H. F., III. Chem. Phys. Lett. 1988, 152, 382
88. Watts, J. D.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1990, 93, 6104
89. Hirata, S.; Fan, P. D.; Auer, A. A.; Nooijen, M.; Piecuch, P. J. Chem. Phys. 2004, 121, 12197
90. Rinaldo, D.; Tian, L.; Harvey, J. N.; Friesner, R. A. J. Chem. Phys. 2008, 129, 164108.
91. Møller, C.; Plesset, M. S. Phys. Rev. 1934, 46, 618
92. Martin, H.-G.; Pople, J. A.; Frisch, M. J. Chem. Phys. Lett. 1988, 153, 503
93. Armentrout, P. B; Kickel, B. L. In Organometallic Ion Chemistry; Fresier, B. S., Ed.; Understanding Chemical Reactivity, Vol. 15; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 1996; p 1.
94. Weigend, F.; Ahlrichs, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3297
95. Zheng, J.; Xu, X.; Truhlar, D. Theor. Chem. Acc. 2011, 128, 295
96. Lee, T. J.; Taylor, P. R. Int. J. Quant. Chem. Symp. 1989, S23, 199
97. Lee, T. J.; Rice, J. E.; Scuseria, G. E.; Schaefer, H. F. Theor. Chim. Acta 1989, 75, 81
98. Jiang, W.; DeYonker, N. J.; Wilson, A. K. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 460
99. Tishchenko, O.; Zheng, J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1208
100. Werner, H.-J.; Knowles, P. J. J. Chem. Phys. 1985, 82, 5053
101. Knowles, P. J.; Werner, H.-J. Chem. Phys. Lett. 1985, 115, 259
102. Schultz, N. E.; Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 11127
103. Cook, M.; Karplus, M. J. Phys. Chem. 1987, 91, 31
104. Fogueri, U. R.; Kozuch, S.; Karton, A.; Martin, J. M. L. Theor. Chem. Acc. 2013, 132, 1291
105. Wernel, H.-J.; Knowles, P. J.; Knizia, G.; Manby, F. R.; Schütz, M.; Celani, P.; Korona, T.; Lindh, R.; Mitrushenkov, A.; Rauhut, G.; Shamasundar, K. R.; Adler, T. B.; Amos, R. D.; Bernhardsson, A.; Berning, A.; Cooper, D. L.; Deegan, M. J. O.; Dobbyn, A. J.; Eckert, F.; Goll, E.; Hampel, C.; Hesselmann, A.; Hetzer, G.; Hrenar, T.; Jansen, G.; Köppl, C.; Liu, Y.; Lloyd, A. W.; Mata, R. A.; May, A. J.; McNicholas, S. J.; Meyer, W.; Mura, M. E.; Nicklass, A.; O'Neill, D. P.; Palmieri, P.; Pflüger, K.; Pitzer, R.; Reiher, M.; Shiozaki, T.; Stoll, H.; Stone, A. J.; Tarroni, R.; Thorsteinsson, T.; Wang, M.; Wolf, A. Molpro, version 2010.1, A Package of Ab Initio Programs; available via the Internet at: http://www.molpro.net.
106. Berning, A.; Schweizer, M.; Werner, H.-J.; Knowles, P. J.; Palmieri, P. Mol. Phys. 2000, 98, 1823
107. 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.; Keith, T.; 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, O.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Revision C.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2010.
108. Zhao, Y.; Peverati, R.; Yang, K.; Truhlar, D. G. Minnesota Density Functionals Module 6.4, MN-GFM 6.4. See http://comp.chem.umn.edu/mn-gfm/ for details.
109. Xu, X.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 80
110. Douglas, M.; Kroll, N. M. Ann. Phys. (N.Y.) 1974, 82, 89
111. Jansen, G.; Hess, B. A. Phys. Rev. A 1989, 39, 6016
112. Balabanov, N. B.; Peterson, K. A. J. Chem. Phys. 2005, 123, 064107
113. Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007
114. Kendall, R. A.; Dunning, T. H., Jr.; Harrison, R. J. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6796
115. Woon, D. E.; Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1358
116. de Jong, W. A.; Harrison, R. J.; Dixon, D. A. J. Chem. Phys. 2001, 114, 48
117. Hess, B. A. Relativistic Effects in Heavy-Element Chemistry and Physics; Wiley: Chichester, U.K., 2003.
118. Williams, T. G.; DeYonker, N. J.; Ho, B. S.; Wilson, A. K. Chem. Phys. Lett. 2011, 504, 88
119. Valiev, M.; Bylaska, E. J.; Govind, N.; Kowalski, K.; Straatsma, T. P.; van Dam, H. J. J.; Wang, D.; Nieplocha, J.; Apra, E.; Windus, T. L.; de Jong, W. A. Comput. Phys. Commun. 2010, 181, 1477
120. Adams, G. F.; Bent, G. D.; Bartlett, R. J.; Purvis, G. D. In Potential Energy Surfaces and Dynamics Calculations; Truhlar, D. G., Ed.; Plenum Press: New York, 1979; p 133.
121. Valdes, H.; Pluháčková, K.; Pitonák, M.; Řezáč, J.; Hobza, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 2747
122. Korth, M.; Grimme, S. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 993
123. Tekarli, S. M.; Drummond, M. L.; Williams, T. G.; Cundari, T. R.; Wilson, A. K. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 8607
124. Goerigk, L.; Grimme, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 6670
125. Elm, J.; Bilde, M.; Mikkelsen, K. V. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 2071
126. Gritsenko, O. V.; Schipper, P. R. T.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 5007
127. Handy, N. C.; Cohen, A. J. Mol. Phys. 2001, 99, 403
128. Yungman, V. S. Thermal Constants of Substances, Vol. 5; John Wiley & Sons: New York, 1999.
129. Chase, J. M. W.; Davies, C. A.; Downey, J. J. R.; Frurip, D. J.; McDonald, R. A.; Syverud, A. N. NIST-JANAF Tables. J. Phys. Chem. Ref. Data, Monogr. 1998, 9, 1.
130. Kardahakis, S.; Mavridis, A. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 6818
131. Jensen, K. P.; Roos, B. O.; Ryde, U. J. Chem. Phys. 2007, 126, 014103
132. Harrison, J. F. Chem. Rev. 2000, 100, 679
133. Bach, R. D.; Shobe, D. S.; Schlegel, H. B.; Nagel, C. J. J. Phys. Chem. 1996, 100, 8770