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Assessment of the applicability of DFT methods to [Cp*Rh]‐catalyzed hydrogen evolution processes
Journal of Computational Chemistry ( IF 3.4 ) Pub Date : 2024-07-25 , DOI: 10.1002/jcc.27468 Aleksandr A Chamkin 1 , Elena S Chamkina 1
Journal of Computational Chemistry ( IF 3.4 ) Pub Date : 2024-07-25 , DOI: 10.1002/jcc.27468 Aleksandr A Chamkin 1 , Elena S Chamkina 1
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The present computational study provides a benchmark of density functional theory (DFT) methods in describing hydrogen evolution processes catalyzed by [Cp*Rh]‐containing organometallic complexes. A test set was composed of 26 elementary reactions featuring chemical transformations and bonding situations essential for the field, including the emerging concept of non‐innocent Cp* behavior. Reference values were obtained from a highly accurate 3/4 complete basis set and 6/7 complete PNO space extrapolated DLPNO‐CCSD(T) energies. The performance of lower‐level extrapolation procedures was also assessed. We considered 84 density functionals (DF) (including 13 generalized gradient approximations (GGA), nine meta‐GGAs, 33 hybrids, and 29 double‐hybrids) and three composite methods (HF‐3c, PBEh‐3c, and r2 SCAN‐3c), combined with different types of dispersion corrections (D3(0), D3BJ, D4, and VV10). The most accurate approach is the PBE0‐DH‐D3BJ (MAD of 1.36 kcal mol−1 ) followed by TPSS0‐D3BJ (MAD of 1.60 kcal mol−1 ). Low‐cost r2 SCAN‐3c composite provides a less accurate but much faster alternative (MAD of 2.39 kcal mol−1 ). The widely used Minnesota‐family M06‐L, M06, and M06‐2X DFs should be avoided (MADs of 3.70, 3.94, and 4.01 kcal mol−1 , respectively).
中文翻译：
评估 DFT 方法对 [Cp*Rh] 催化析氢过程的适用性
目前的计算研究为描述含[Cp*Rh]有机金属配合物催化的析氢过程提供了密度泛函理论（DFT）方法的基准。测试集由 26 个基本反应组成，这些反应具有该领域必需的化学转化和键合情况，包括非无辜 Cp* 行为的新兴概念。参考值是从高精度 3/4 完整基组和 6/7 完整 PNO 空间外推的 DLPNO-CCSD(T) 能量获得的。还评估了低级外推程序的性能。我们考虑了 84 种密度泛函 (DF)（包括 13 种广义梯度近似 (GGA)、9 种元 GGA、33 种混合方法和 29 种双混合方法）和三种复合方法（HF-3c、PBEh-3c 和 r） 2 SCAN-3c），结合不同类型的色散校正（D3（0）、D3BJ、D4 和 VV10）。最准确的方法是 PBE0-DH-D3BJ（MAD 为 1.36 kcal mol −1 ），然后是 TPSS0‐D3BJ（MAD 为 1.60 kcal mol −1 ）。低成本R 2 SCAN-3c 复合材料提供了一种精度较低但速度更快的替代方案（MAD 为 2.39 kcal mol −1 ）。应避免广泛使用的明尼苏达家族 M06-L、M06 和 M06-2X DF（MAD 为 3.70、3.94 和 4.01 kcal mol −1 ， 分别）。
更新日期：2024-07-25
中文翻译：
评估 DFT 方法对 [Cp*Rh] 催化析氢过程的适用性
目前的计算研究为描述含[Cp*Rh]有机金属配合物催化的析氢过程提供了密度泛函理论（DFT）方法的基准。测试集由 26 个基本反应组成，这些反应具有该领域必需的化学转化和键合情况，包括非无辜 Cp* 行为的新兴概念。参考值是从高精度 3/4 完整基组和 6/7 完整 PNO 空间外推的 DLPNO-CCSD(T) 能量获得的。还评估了低级外推程序的性能。我们考虑了 84 种密度泛函 (DF)（包括 13 种广义梯度近似 (GGA)、9 种元 GGA、33 种混合方法和 29 种双混合方法）和三种复合方法（HF-3c、PBEh-3c 和 r） 2 SCAN-3c），结合不同类型的色散校正（D3（0）、D3BJ、D4 和 VV10）。最准确的方法是 PBE0-DH-D3BJ（MAD 为 1.36 kcal mol −1 ），然后是 TPSS0‐D3BJ（MAD 为 1.60 kcal mol −1 ）。低成本R 2 SCAN-3c 复合材料提供了一种精度较低但速度更快的替代方案（MAD 为 2.39 kcal mol −1 ）。应避免广泛使用的明尼苏达家族 M06-L、M06 和 M06-2X DF（MAD 为 3.70、3.94 和 4.01 kcal mol −1 ， 分别）。
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