supplementary information - nature · 2014-01-23 · zheng, j., zhao, y. & truhlar, d. g....

195
NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 1 SUPPLEMENTARY INFORMATION DOI: 10.1038/NCHEM.1843 Young Joo Hong & Dean J. Tantillo Department of Chemistry, University of California–Davis, One Shields Avenue, Davis, CA 95616, USA posttransitionstate bifurcations Biosynthetic consequences of multiple sequential posttransitionstate bifurcations © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

Upload: others

Post on 04-Jan-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 1

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

     

     

    Supporting  Information  for  

     

    Biosynthetic  Consequences  of  Multiple  Sequential  Post-‐

    Transition  State  Bifurcations    

    Young  Joo  Hong  &  Dean  J.  Tantillo  

    Department  of  Chemistry,  University  of  California–Davis,  One  Shields  Avenue,  Davis,  CA  95616,  

    USA  

    Biosynthetic  consequences  of  multiple  sequential  post-‐transition-‐state  bifurcations  

    Biosynthetic  consequences  of  multiple  sequential  post-‐transition-‐state  bifurcations  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 2

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐2  

    Table  of  Contents    I.   Methods                     SI-‐4  2.   Gaussian  References                 SI-‐7  3.   Dynamics  Simulation  Trajectories               SI-‐8  

    3.1.  Movies  of  representative  trajectories           SI-‐8  3.1.1.  Movie  1:  A2-‐TS10re-‐D1/D2           SI-‐8  3.1.2.  Movie  2:  A2-‐TS10re-‐G1/G2           SI-‐8  3.1.3.  Movie  3:  B2-‐TS10re-‐F2             SI-‐9  3.1.4.  Movie  4:  B2-‐TS10re-‐I1               SI-‐9  3.1.5.  Movie  5:  A2-‐TS10re-‐J1             SI-‐10  3.1.6.  Movie  6:  B2-‐TS10re-‐L1             SI-‐10  3.1.7.  Movie  7:  B2-‐TS10re-‐H1/H2           SI-‐11  3.1.8.  Movie  8:  B2-‐TS10re-‐H3             SI-‐11        

    3.2.  Summary  of  trajectories  initiated  near  TS2si         SI-‐12     3.2.1.  Table  S1:  productive             SI-‐12     3.2.2.  Table  S2:  nonproductive  (recrossing)         SI-‐12  3.3.  Summary  of  trajectories  initiated  near  TS10re         SI-‐13     3.3.1.  Table  S3:  productive               SI-‐13     3.3.2.  Table  S4:  nonproductive  (recrossing)         SI-‐13  3.4.  Summary  of  trajectories  initiated  near  TS12         SI-‐14     3.4.1.  Table  S5                 SI-‐14  3.5.  Representative  trajectories  initiated  near  TS2si         SI-‐15      

    3.5.1.  Figure  S1:  A1,  B1             SI-‐15  3.5.2.  Figure  S2:  D1,  E1             SI-‐16  3.5.3.  Figure  S3:  G1,  G2             SI-‐16  3.5.4.  Figure  S4:  H1,  H2             SI-‐17  3.5.5.  Figure  S5:  I1               SI-‐17  3.5.6.  Figure  S6:  L1               SI-‐18  3.5.7.  Figure  S7:  N1               SI-‐19  3.5.8.  Figure  S8:  P1               SI-‐19  

    3.6.  Representative  trajectories  initiated  near  TS10re       SI-‐20     3.6.1.  Figure  S9:  A2,  B2             SI-‐20  3.6.2.  Figure  S10:  D2,  D3             SI-‐21  3.6.3.  Figure  S11:  F2               SI-‐21  3.6.4.  Figure  S12:  H1,  H2             SI-‐22  3.6.5.  Figure  S13:  I1               SI-‐22  3.6.6.  Figure  S14:  J1               SI-‐23  3.6.7.  Figure  S15:  L1               SI-‐23  

    3.7.  Representative  trajectories  initiated  near  TS12         SI-‐24  3.7.1.  Figure  S16:  D2,  D3             SI-‐24  3.7.2.  Figure  S17:  F2               SI-‐24  3.7.3.  Figure  S18:  G1,  G2             SI-‐25  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 3

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐3  

    3.7.4.  Figure  S19:  H1,  H2             SI-‐25  3.7.5.  Figure  S20:  H3               SI-‐26  3.7.6.  Figure  S21:  K1               SI-‐26  3.7.7.  Figure  S22:  L1               SI-‐27  3.7.8.  Figure  S23:  M1               SI-‐27  

    4.   Coordinates  and  Energies               SI-‐28  4.1.  Figure  3  (Full  system)               SI-‐28     4.1.1.  Minimum  carbocation             SI-‐28     4.1.2.  Transition  state  structure           SI-‐69  

      4.2.  Figure  4  (Small  model  system)               SI-‐112  4.2.1.  Minimum  carbocation             SI-‐112  

        4.2.2.  Transition  state  structure           SI-‐148  5.   IRC  Plots                   SI-‐184     5.1.    Representative  IRC  Plots               SI-‐184       5.1.1.  Figure  S24:  TS2si             SI-‐184       5.1.2.  Figure  S25:  TS3               SI-‐185       5.1.3.  Figure  S26:  TS4               SI-‐185       5.1.4.  Figure  S27:  TS7               SI-‐186  

    5.1.5.  Figure  S28:  TS10re             SI-‐186       5.1.6.  Figure  S29:  TS11             SI-‐187       5.1.7.  Figure  S30:  TS12             SI-‐187     5.2.  IRC  plots                   SI-‐188       5.2.1.  Figure  3  (Full  system)             SI-‐188       5.2.2.  Figure  4  (Small  model  system)           SI-‐188        

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 4

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐4  

    1.  METHODS  

    All calculations were performed with Gaussian031 and Gaussian092. All geometries were

    optimized using B3LYP/6-31+G(d,p)3-7. Computed energies using mPW1PW918 and

    MPWB1K9-10 with the same basis set used in geometry optimization are also reported. These

    levels of theory have been used in many previous studies on terpene-forming carbocation

    rearrangements.11 All stationary points were characterized by frequency calculations and

    reported energies include zero-point energy corrections (unscaled) from the method used for

    geometry optimization. Intrinsic reaction coordinate (IRC) calculations12-13 were used for further

    characterization of all transition state structures. Energies shown in the IRC plots included as

    Supplementary Information do not include zero-point energy corrections. Whenever a

    bifurcation was suspected, the second transition state structure directly connected to the

    transition state structure preceding the bifurcation was sought. Structural drawings in the

    Supplementary Information were produced using Ball & Stick14.

    All dynamics calculations were performed using Progdyn15. Truncated model systems (See

    Figure 4) were used due to the computational cost associated with running hundreds of dynamics

    trajectories. The PES for the model systems is very similar to that for the full-sized system; see

    Supplementary Information for details. Trajectory calculations made use of B3LYP/6-31+G(d,p)

    and were quasiclassical in nature, i.e., included zero-point energies (298.15°K). Trajectories

    were initiated in both the reactant and product directions from the region of a particular transition

    state structure. Trajectories were terminated using the following criteria: C9–H

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 5

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐5  

    unproductive, and trajectories terminating near structure C (19%) also were deemed

    unproductive for the sake of arguments discussed in the main text.

    1. Frisch, M. J. et al. Gaussian03, revision D.01 (Gaussian, Pittsburgh, Pennsylvania, 2003).

    2. Frisch, M. J. et al. Gaussian09, revision A.02 (Gaussian, Pittsburgh, Pennsylvania, 2009).

    3. Becke, A. D. Density-functional Thermochemistry. 3. The Role of Exact Exchange. J. Chem.

    Phys. 98, 5648–5652 (1993).

    4. Becke, A. D. A New Mixing of Hartree–Fock and Local Density–function Theories. J. Chem.

    Phys. 98, 1372–1377 (1993).

    5. Lee, C., Yang, W. & Parr, R. G. Development of the Colle–Salvetti Correlation-energy

    Formula into a Functional of the Electron Density. Phys. Rev. B 6, 785–789 (1988).

    7. Stephens, P. J., Devlin, F. J., Chabalowski, C. F. & Frisch, M. J. Ab initio Calculation of

    Vibrational Absorption and Circular-dichroism Spectra using Density-functional Force-fields. J.

    Phys. Chem. 98, 11623–11627 (1994).

    8. Matsuda, S. P. T., Wilson, W. K. & Xiong, Q. Mechanistic Insights into Triterpene Synthesis

    from Quantum Mechanical Calculations. Detection of Systematic Errors in B3LYP Cyclization

    Energies. Org. Biomol. Chem. 4, 530–543 (2006).

    9. Zhao, Y. & Truhlar, D. G. Hybrid Meta Density Functional Theory Methods for

    Thermochemistry, Thermochemical Kinetics, and Noncovalent Interactions: The MPW1B95 and

    MPWB1K Models and Comparative Assessments for Hydrogen Bonding and van der Waals

    Interactions. J. Phys. Chem. A 108, 6908–6918 (2004).

    10. Zheng, J., Zhao, Y. & Truhlar, D. G. Representative Benchmark Suites for Barrier Heights of

    Diverse Reaction Types and Assessment of Electronic Structure Methods for Thermochemical

    Kinetics. J. Chem. Theory Comput. 3, 569–582 (2007).

    11. Tantillo, D. J. Biosynthesis via Carbocations: Theoretical Studies on Terpene Formation.

    Nat. Prod. Rep. 28, 1035-1053 (2011).

    12. Fukui, K. The path of Chemical Reactions – The IRC Approach. Acc. Chem. Res. 14, 363–

    368 (1981).

    13. Gonzalez, C. & Schlegel, H. B. Reaction Path Following in Mass-weighted Internal

    Coordinates. J. Phys. Chem. 94, 5523–5527 (1990).

    14. Müller, N., Falk, A. & Gsaller, G. Ball & Stick V.4.0a12, Molecular Graphics Application for

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 6

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐6  

    MacOS Computers (Johannes Kepler University, Linz, 2004).

    15. Kelly, K. K., Hirschi, J. S. & Singleton, D. A. Newtonian Kinetic Isotope Effects.

    Observation, Prediction, and Origin of Heavy-atom Dynamic Isotope Effects. J. Am. Chem. Soc.

    131, 8382-8383 (2009).

    16. Wang, Z., Hirschi, J. S. & Singleton, D. A. Recrossing and Dynamic Matching Effects on

    Selectivity in a Diels-Alder Reaction. Angew. Chem. Int. Ed. 48, 9156-9159 (2009).

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 7

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐7  

    2. Gaussian  References    

    Gaussian  03  Full  Reference:  GAUSSIAN03,  Revision  D.01  M.  J.  Frisch,  G.  W.  Trucks,  H.  B.  Schlegel,  G.  E.  Scuseria,  M.  A.  Robb,  J.  R.  Cheeseman,  J.  A.  Montgomery,  Jr.,  T.  Vreven,  K.  N.  Kudin,  J.  C.  Burant,  J.  M.  Millam,  S.  S.  Iyengar,  J.  Tomasi,  V.  Barone,  B.  Mennucci,  M.  Cossi,  G.  Scalmani,  N.  Rega,  G.  A.  Petersson,  H.  Nakatsuji,  M.  Hada,  M.  Ehara,  K.  Toyota,  R.  Fukuda,  J.  Hasegawa,  M.  Ishida,  T.  Nakajima,  Y.  Honda,  O.  Kitao,  H.  Nakai,  M.  Klene,  X.  Li,  J.  E.  Knox,  H.  P.  Hratchian,  J.  B.  Cross,  V.  Bakken,  C.  Adamo,  J.  Jaramillo,  R.  Gomperts,  R.  E.  Stratmann,  O.  Yazyev,  A.  J.  Austin,  R.  Cammi,  C.  Pomelli,  J.  W.  Ochterski,  P.  Y.  Ayala,  K.  Morokuma,  G.  A.  Voth,  P.  Salvador,  J.  J.  Dannenberg,  V.  G.  Zakrzewski,  S.  Dapprich,  A.  D.  Daniels,  M.  C.  Strain,  O.  Farkas,  D.  K.  Malick,  A.  D.  Rabuck,  K.  Raghavachari,  J.  B.  Foresman,  J.  V.  Ortiz,  Q.  Cui,  A.  G.  Baboul,  S.  Clifford,  J.  Cioslowski,  B.  B.  Stefanov,  G.  Liu,  A.  Liashenko,  P.  Piskorz,  I.  Komaromi,  R.  L.  Martin,  D.  J.  Fox,  T.  Keith,  M.  A.  Al-‐Laham,  C.  Y.  Peng,  A.  Nanayakkara,  M.  Challacombe,  P.  M.  W.  Gill,  B.  Johnson,  W.  Chen,  M.  W.  Wong,  C.  Gonzalez,  and  J.  A.  Pople,  Gaussian,  Inc.,  Wallingford  CT,  2004.  

    Gaussian  09  Full  reference:  Gaussian  09,  Revision  B.01,    M.  J.  Frisch,  G.  W.  Trucks,  H.  B.  Schlegel,  G.  E.  Scuseria,      M.  A.  Robb,  J.  R.  Cheeseman,  G.  Scalmani,  V.  Barone,  B.  Mennucci,      G.  A.  Petersson,  H.  Nakatsuji,  M.  Caricato,  X.  Li,  H.  P.  Hratchian,      A.  F.  Izmaylov,  J.  Bloino,  G.  Zheng,  J.  L.  Sonnenberg,  M.  Hada,      M.  Ehara,  K.  Toyota,  R.  Fukuda,  J.  Hasegawa,  M.  Ishida,  T.  Nakajima,      Y.  Honda,  O.  Kitao,  H.  Nakai,  T.  Vreven,  J.  A.  Montgomery,  Jr.,      J.  E.  Peralta,  F.  Ogliaro,  M.  Bearpark,  J.  J.  Heyd,  E.  Brothers,      K.  N.  Kudin,  V.  N.  Staroverov,  T.  Keith,  R.  Kobayashi,  J.  Normand,      K.  Raghavachari,  A.  Rendell,  J.  C.  Burant,  S.  S.  Iyengar,  J.  Tomasi,      M.  Cossi,  N.  Rega,  J.  M.  Millam,  M.  Klene,  J.  E.  Knox,  J.  B.  Cross,      V.  Bakken,  C.  Adamo,  J.  Jaramillo,  R.  Gomperts,  R.  E.  Stratmann,      O.  Yazyev,  A.  J.  Austin,  R.  Cammi,  C.  Pomelli,  J.  W.  Ochterski,      R.  L.  Martin,  K.  Morokuma,  V.  G.  Zakrzewski,  G.  A.  Voth,      P.  Salvador,  J.  J.  Dannenberg,  S.  Dapprich,  A.  D.  Daniels,      O.  Farkas,  J.  B.  Foresman,  J.  V.  Ortiz,  J.  Cioslowski,      and  D.  J.  Fox,  Gaussian,  Inc.,  Wallingford  CT,  2010.  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 8

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐8  

    3. Dynamics  Simulation  Trajectories  3.1.  Movies  of  representative  trajectories    The  trajectories  initiated  near  TS10re  are  shown.    3.1.1.  Movie  1:  A2-‐TS10re-‐D2/D3    3.1.2.  Movie  2:  A2-‐TS10re-‐G1/G2    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 9

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐9  

    3.1.3.  Movie  3:  B2-‐TS10re-‐F2    

                                     

       3.1.4.  Movie  4:  B2-‐TS10re-‐I1    

                                         

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 10

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐10  

    3.1.5.  Movie  5:  A2-‐TS10re-‐J1                                        

       3.1.6.  Movie  6:  B2-‐TS10re-‐L1                                          

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 11

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐11  

     3.1.7.  Movie  7:  B2-‐TS10re-‐H1/H2                                          3.1.8.  Movie  8:  B2-‐TS10re-‐H3                                        

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 12

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐12  

    3.2.  Summary  of  trajectories  initiated  near  TS2si  3.2.1.  Table  S1:  productive    Table  S1.  Summary  of  productive  trajectories  initiated  near  TS2si.  

    A1

    G1, G2

    B1

    D1, E1

    N1

    H1, H2

    I1

    L1

    4 0

    0 1

    2 0

    81 19

    7 5

    1

    25 4

    4 2

    0

    4

    1

    2

    100

    12

    1

    29

    6

    155Total

    reactantproductive trajectory

    124 31

    P1

    C

       3.2.2.  Table  S2:  nonproductive  (recrossing)    Table  S2.  Summary  of  nonproductive  trajectories  initiated  near  TS2si.  

    A1

    B1

    3 0

    17

    A1

    H1, H2

    B1 H1, H2

    4

    Total 15 11

    recrossing trajectory

    4  

     

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 13

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐13  

    3.3.  Summary  of  trajectories  initiated  near  TS10re  3.3.1.  Table  S3:  productive    Table  S3.  Summary  of  productive  trajectories  initiated  near  TS10re.  

    A2

    G1, G2

    B2

    D2, D3

    F2

    H1, H2

    H3

    G3

    I1

    J1

    L1

    26 58

    48 45

    1 2

    2 3

    1 2

    1

    1 1

    2 1

    10

    0

    84

    93

    3

    5

    3

    1

    2

    3

    1

    195Total

    reactantproductive trajectory

    82 113  

     3.3.2.  Table  S4:  nonproductive  (recrossing)    Table  S1.  Summary  of  nonproductive  trajectories  initiated  near  TS10re.  

    A2

    B2

    5 0

    60

    A2

    G1, G2

    B2 D2, D3 G1, G2

    21

    Total 14 11

    recrossing trajectory

    3  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 14

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐14  

    3.4.  Summary  of  trajectories  initiated  near  TS12  3.4.1.  Table  S5    Table  S5.  Summary  of  trajectories  initiated  near  TS12.  

    G1, G2

    D2, D3

    F2

    H1, H2

    H3

    M1

    L1

    44

    7

    110

    56

    2

    2

    8

    1

    1

    187Total 231

    trajectory productive nonproductive

    44

    K1

    C

       

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 15

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐15  

    3.5.  Representative  trajectories  initiated  near  TS2si      3.5.1.  Figure  S1:  A1,  B1

    Figure  S1.  Representative  trajectories  initiated  near  TS2si  to  lead  to  A1  (TOP)  and  B1  (BOTTOM).      

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 16

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐16  

    3.5.2.  Figure  S2:  D1,  E1  

     Figure  S2.  Representative  trajectory  initiated  near  TS2si  to  lead  to  D1  and  E1.    3.5.3.  Figure  S3:  G1,  G2    

     Figure  S3.  Representative  trajectories  initiated  near  TS2si  to  lead  to  G1  and  G2.            

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 17

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐17  

    3.5.4.  Figure  S4:  H1,  H2  

     Figure  S4.  Representative  trajectories  initiated  near  TS2si  to  lead  to  H1  and  H2.    3.5.5.  Figure  S5:  I1    

     Figure  S5.  Representative  trajectories  initiated  near  TS2si  to  lead  to  I1.        

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 18

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐18  

    3.5.6.  Figure  S6:  L1  

     

     Figure  S6.  Representative  trajectories  initiated  near  TS2si  to  lead  to  L1  (BOTTOM:  close-‐up).        

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 19

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐19  

    3.5.7.  Figure  S7:  N1  

     Figure  S7.  Representative  trajectories  initiated  near  TS2si  to  lead  to  N1.    3.5.8.  Figure  S8:  P1  

     Figure  S8.  Representative  trajectories  initiated  near  TS2si  to  lead  to  P1.    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 20

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐20  

    3.6.  Representative  trajectories  initiated  near  TS10re  3.6.1.  Figure  S9:  A2,  B2  

     Figure  S9.  Representative  trajectories  initiated  near  TS10re  to  lead  to  A2  (LEFT),  B2  (RIGHT).    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 21

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐21  

    3.6.2.  Figure  S10:  D2,  D3    

     Figure  S10.  Representative  trajectories  initiated  near  TS10re  to  lead  to  D2  and  D3.      3.6.3.  Figure  S11:  F2    

     Figure  S11.  Representative  trajectories  initiated  near  TS10re  to  lead  to  F2.    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 22

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐22  

    3.6.4.  Figure  S12:  H1,  H2    

     Figure  S12.  Representative  trajectories  initiated  near  TS10re  to  lead  to  H1  and  H2.  

     3.6.5.  Figure  S13:  I1  

     Figure  S13.  Representative  trajectories  initiated  near  TS10re  to  lead  to  I1.    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 23

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐23  

    3.6.6.  Figure  S14:  J1    

     Figure  S14.  Representative  trajectory  initiated  near  TS10re  to  lead  to  J1.  

     3.6.7.  Figure  S15:  L1  

     Figure  S15.  Representative  trajectories  initiated  near  TS10re  to  lead  to  L1.    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 24

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐24  

    3.7.  Representative  trajectories  initiated  near  TS12    3.7.1.  Figure  S16:  D2,  D3    

     Figure  S16.  Representative  trajectories  initiated  near  TS12  to  lead  to  D2  and  D3.  

     3.7.2.  Figure  S17:  F2  

     Figure  S17.  Representative  trajectories  initiated  near  TS12  to  lead  to  F2.    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 25

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐25  

    3.7.3.  Figure  S18:  G1,  G2    

     Figure  S18.  Representative  trajectories  initiated  near  TS12  to  lead  to  G1  and  G2.  

     3.7.4.  Figure  S19:  H1,  H2  

     Figure  S19.  Representative  trajectories  initiated  near  TS12  to  lead  to  H1  and  H2.    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 26

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐26  

    3.7.5.  Figure  S20:  H3    

     Figure  S20.  Representative  trajectories  initiated  near  TS12  to  lead  to  H3.  

     3.7.6.  Figure  S21:  K1  

     Figure  S21.  Representative  trajectories  initiated  near  TS12  to  lead  to  K1.    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 27

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐27  

    3.7.7.  Figure  S22:  L1    

     Figure  S22.  Representative  trajectory  initiated  near  TS12  to  lead  to  L1.  

     3.7.8.  Figure  S23:  M1  

     Figure  S23.  Representative  trajectory  initiated  near  TS12  to  lead  to  M1.    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 28

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐28  

    4.  Coordinates  and  Energies  4.1.  Figure  3  (Full  system)  4.1.1.  Minimum  Carbocation    A1  B3LYP/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.7856466  hartrees  (-‐490578.311097966  kcal/mol)  Imaginary  Frequencies:  none  found  Zero-‐point  correction  =  0.486782  (Hartree/Particle)  

    93o1.65

    1.44

    1.46

    1.541.491.36

    1.5413

    9

    8

    1516

    17142.45

    1.11  

    Coordinates  (from  last  standard  orientation):  -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    Center          Atomic                                    Coordinates  (Angstroms)    Number          Number                                  X                      Y                      Z    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐          1                    6                              3.120100      -‐1.075716      -‐0.802642          2                    6                              3.517122        0.173582        0.006629          3                    6                              2.574209        1.323041      -‐0.451665          4                    6                              0.651204      -‐0.322516      -‐0.269149          5                    6                              1.614453      -‐1.437316      -‐0.754041          6                    1                              3.411006      -‐0.890744      -‐1.842831          7                    1                              1.453265      -‐2.300586      -‐0.106375          8                    1                              1.295399      -‐1.749238      -‐1.751081          9                    1                              3.716517      -‐1.932897      -‐0.477258        10                    1                              0.781057      -‐0.316785        0.859097        11                    6                              4.969903        0.583118      -‐0.326073        12                    1                              5.658396      -‐0.220854      -‐0.052137        13                    1                              5.086324        0.785301      -‐1.396831        14                    1                              5.269767        1.480296        0.225370        15                    6                              3.401493        0.016672        1.514444        16                    6                              3.175800      -‐1.107539        2.202524        17                    6                              1.128736        1.046831      -‐0.335130        18                    1                              2.821022        2.290655        0.002174        19                    6                              0.225953        2.196666      -‐0.107868        20                    1                              0.459242        2.487008        0.936150        21                    1                              0.596855        3.053824      -‐0.688472  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 29

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐29  

         22                    1                              3.576879        0.936520        2.075846        23                    1                              3.166885      -‐1.102254        3.288070        24                    1                              2.719195        1.467218      -‐1.541118        25                    6                            -‐1.278404        1.953262      -‐0.265497        26                    1                            -‐1.804605        2.736959        0.283607        27                    1                            -‐1.558375        2.076156      -‐1.315391        28                    6                            -‐1.672706        0.560176        0.252733        29                    6                            -‐0.886286      -‐0.551704      -‐0.531729        30                    6                            -‐1.280341      -‐1.943915        0.023344        31                    1                            -‐0.804980      -‐2.732778      -‐0.569332        32                    1                            -‐0.893311      -‐2.043063        1.048868        33                    6                            -‐2.797197      -‐2.162421        0.058411        34                    6                            -‐3.224620        0.361395        0.423145        35                    6                            -‐3.485913      -‐1.088504        0.904185        36                    1                            -‐3.205535      -‐2.177946      -‐0.959167        37                    1                            -‐3.004457      -‐3.152927        0.477889        38                    1                            -‐4.567903      -‐1.262645        0.931739        39                    1                            -‐3.134322      -‐1.183871        1.941913        40                    1                            -‐1.293725        0.490801        1.286908        41                    6                            -‐1.106479      -‐0.508106      -‐2.063837        42                    1                            -‐0.763578        0.429940      -‐2.513490        43                    1                            -‐0.573429      -‐1.322690      -‐2.561024        44                    1                            -‐2.158329      -‐0.621566      -‐2.320184        45                    6                            -‐4.058376        0.661348      -‐0.843633        46                    1                            -‐3.834909        1.648185      -‐1.261720        47                    1                            -‐3.929417      -‐0.077163      -‐1.637444        48                    1                            -‐5.121351        0.660084      -‐0.581538        49                    6                            -‐3.721923        1.315098        1.535813        50                    1                            -‐4.758830        1.075424        1.792190        51                    1                            -‐3.126780        1.215308        2.451143        52                    1                            -‐3.706887        2.365809        1.229025        53                    1                              3.028564      -‐2.072205        1.725634    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐  mPW1PW91/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.6207628  hartrees  (-‐490474.844864628  kcal/mol)  MPWB1K/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.346078  hartrees  (-‐490302.47740578  kcal/mol)    A2  B3LYP/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.7907332  hartrees  (-‐490581.502990332  kcal/mol)  Imaginary  Frequencies:  none  found  Zero-‐point  correction  =  0.489086  (Hartree/Particle)  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 30

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐30  

    1.341.45

    1.70

    1.481.47

    1312

    98

    15

    16

    17

    14

     Coordinates  (from  last  standard  orientation):  -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    Center          Atomic                                    Coordinates  (Angstroms)    Number          Number                                  X                      Y                      Z    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐          1                    6                            -‐2.702402      -‐1.565910        0.171126          2                    6                            -‐3.377532      -‐0.198196        0.427222          3                    6                            -‐2.262140        0.806652        0.819920          4                    6                            -‐0.618110      -‐0.325244      -‐0.782788          5                    6                            -‐1.611913      -‐1.501787      -‐0.907842          6                    1                            -‐2.297863      -‐1.935968        1.120507          7                    1                            -‐2.094651      -‐1.393802      -‐1.885601          8                    1                            -‐1.072377      -‐2.449793      -‐0.945504          9                    1                            -‐3.461204      -‐2.293132      -‐0.138327        10                    1                            -‐0.255689      -‐0.040455      -‐1.775750        11                    6                            -‐4.390553      -‐0.315432        1.585358        12                    1                            -‐5.201551      -‐0.999086        1.316303        13                    1                            -‐3.911547      -‐0.704764        2.490545        14                    1                            -‐4.838403        0.655209        1.819748        15                    6                            -‐4.104421        0.258315      -‐0.823939        16                    6                            -‐3.921593        1.382953      -‐1.523673        17                    6                            -‐1.120422        0.865017      -‐0.117696        18                    1                            -‐2.652035        1.809463        1.019523        19                    6                            -‐0.339748        2.108841      -‐0.251471        20                    1                            -‐0.187232        2.342515      -‐1.311968        21                    1                            -‐0.826520        2.957104        0.234335        22                    1                            -‐1.830942        0.458643        1.777140        23                    6                              1.083652        1.855648        0.373941        24                    1                              1.663114        2.759115        0.175012        25                    1                              0.989272        1.772850        1.460844        26                    6                              1.734744        0.617753      -‐0.244509        27                    6                              0.864966      -‐0.661895      -‐0.031348        28                    6                              1.484101      -‐1.838744      -‐0.818274        29                    1                              0.930419      -‐2.763307      -‐0.630769        30                    1                              1.416416      -‐1.634565      -‐1.894817  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 31

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐31  

         31                    6                              2.964110      -‐2.050570      -‐0.447123        32                    6                              3.272419        0.464712        0.088840        33                    6                              3.792251      -‐0.783750      -‐0.668452        34                    1                              3.053929      -‐2.397604        0.588292        35                    1                              3.356655      -‐2.863606      -‐1.067957        36                    1                              4.834407      -‐0.962650      -‐0.378556        37                    1                              3.808279      -‐0.557544      -‐1.744007        38                    1                              1.732705        0.778888      -‐1.333230        39                    6                              0.617796      -‐1.072923        1.427648        40                    1                            -‐0.177132      -‐1.820674        1.486692        41                    1                              1.507436      -‐1.535726        1.853774        42                    1                              0.351784      -‐0.237869        2.081024        43                    6                              3.600482        0.371368        1.594990        44                    1                              3.176299        1.207636        2.160462        45                    1                              3.262896      -‐0.555404        2.062132        46                    1                              4.686129        0.416552        1.728375        47                    6                              4.023924        1.694768      -‐0.473277        48                    1                              5.102715        1.512046      -‐0.440655        49                    1                              3.757266        1.893502      -‐1.517698        50                    1                              3.838363        2.602488        0.109184        51                    1                            -‐4.510990        1.590455      -‐2.411146        52                    1                            -‐3.212086        2.156526      -‐1.240258        53                    1                            -‐4.875534      -‐0.436494      -‐1.159581    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    mPW1PW91/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.6244884  hartrees  (-‐490477.182715884  kcal/mol)  MPWB1K/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.3496917  hartrees  (-‐490304.745038667  kcal/mol)    B1  B3LYP/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.7897444  hartrees  (-‐490580.882508444  kcal/mol)  Imaginary  Frequencies:  none  found  Zero-‐point  correction  =  0.487750  (Hartree/Particle)  

    1.12

    3.441.47

    1.34

    1.52

    1.491.48

    139

    8

    15

    16

    17

     Coordinates  (from  last  standard  orientation):  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 32

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐32  

    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    Center          Atomic                                    Coordinates  (Angstroms)    Number          Number                                  X                      Y                      Z    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐          1                    6                            -‐2.988898        1.059799      -‐0.808272          2                    6                            -‐3.518825      -‐0.171311      -‐0.051055          3                    6                            -‐2.551150      -‐1.336348      -‐0.349849          4                    6                            -‐0.567992        0.279137      -‐0.369708          5                    6                            -‐1.526753        1.395772      -‐0.470056          6                    1                            -‐3.069692        0.873459      -‐1.885693          7                    1                            -‐1.480718        1.799811        0.564982          8                    1                            -‐1.130726        2.206232      -‐1.087051          9                    1                            -‐3.602439        1.943428      -‐0.608549        10                    1                            -‐1.057843      -‐0.873525        1.126556        11                    6                            -‐4.927662      -‐0.539386      -‐0.573585        12                    1                            -‐5.626199        0.286464      -‐0.411937        13                    1                            -‐4.900063      -‐0.765303      -‐1.645502        14                    1                            -‐5.322434      -‐1.417438      -‐0.052724        15                    6                            -‐3.608071        0.034846        1.454533        16                    6                            -‐3.622799        1.191054        2.126566        17                    6                            -‐1.077986      -‐1.047063        0.019333        18                    1                            -‐2.861486      -‐2.237452        0.190020        19                    6                            -‐0.150657      -‐2.236238      -‐0.288319        20                    1                            -‐0.513890      -‐3.093297        0.285312        21                    1                            -‐0.307384      -‐2.499362      -‐1.340397        22                    1                            -‐3.726439      -‐0.889305        2.023714        23                    1                            -‐3.736439        1.208331        3.206011        24                    1                            -‐2.597783      -‐1.584432      -‐1.417764        25                    6                              1.349945      -‐1.988543      -‐0.010361        26                    1                              1.676561      -‐2.627866        0.812011        27                    1                              1.925551      -‐2.305263      -‐0.883451        28                    6                              1.696623      -‐0.529010        0.347314        29                    6                              0.894270        0.504866      -‐0.531160        30                    6                              1.313259        1.969361      -‐0.211892        31                    1                              0.871450        2.661099      -‐0.935755        32                    1                              0.913096        2.240094        0.774450        33                    6                              2.832342        2.167808      -‐0.182678        34                    6                              3.247862      -‐0.280866        0.483796        35                    6                              3.490362        1.211563        0.810791        36                    1                              3.258230        2.043538      -‐1.185070        37                    1                              3.036117        3.206164        0.100503        38                    1                              4.569912        1.394659        0.854373        39                    1                              3.102045        1.424418        1.817340  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 33

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐33  

         40                    1                              1.315713      -‐0.347371        1.364661        41                    6                              1.021252        0.259654      -‐2.095017        42                    1                              0.812473      -‐0.769154      -‐2.389746        43                    1                              0.367905        0.930479      -‐2.659561        44                    1                              2.049911        0.489022      -‐2.374080        45                    6                              4.077974      -‐0.687674      -‐0.755994        46                    1                              3.956949      -‐1.744810      -‐1.008067        47                    1                              3.851963      -‐0.102856      -‐1.650618        48                    1                              5.140031      -‐0.534598      -‐0.538843        49                    6                              3.767950      -‐1.111903        1.680567        50                    1                              4.807793      -‐0.842943        1.892671        51                    1                              3.187129      -‐0.919036        2.590093        52                    1                              3.748831      -‐2.187703        1.483410        53                    1                            -‐3.564397        2.161408        1.638973    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    mPW1PW91/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.6244255  hartrees  (-‐490477.143245505  kcal/mol)  MPWB1K/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.3495423  hartrees  (-‐490304.651288673  kcal/mol)    B2  B3LYP/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.7899232  hartrees  (-‐490580.994707232  kcal/mol)  Imaginary  Frequencies:  none  found  Zero-‐point  correction  =  0.487809  (Hartree/Particle)  

    1.47

    1.491.48

    1.12

    3.37 1.34

    9

    8

    15

    16  

    Coordinates  (from  last  standard  orientation):  -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    Center          Atomic                                    Coordinates  (Angstroms)    Number          Number                                  X                      Y                      Z    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐          1                    6                            -‐2.936312        1.443983      -‐0.464993          2                    6                            -‐3.537650        0.078767      -‐0.065800          3                    6                            -‐2.620478      -‐1.006718      -‐0.657682          4                    6                            -‐0.567040        0.479704      -‐0.237197  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 34

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐34  

           5                    6                            -‐1.487617        1.607617        0.021799          6                    1                            -‐2.967619        1.552685      -‐1.555893          7                    1                            -‐1.487923        1.647969        1.132532          8                    1                            -‐1.048243        2.560068      -‐0.282838          9                    1                            -‐3.532196        2.265221      -‐0.053130        10                    1                            -‐1.057185      -‐1.057230        0.822549        11                    6                            -‐4.954157      -‐0.052798      -‐0.673072        12                    1                            -‐5.626561        0.708028      -‐0.264431        13                    1                            -‐4.925632        0.070405      -‐1.761444        14                    1                            -‐5.382344      -‐1.033376      -‐0.446536        15                    6                            -‐3.660331        0.007770        1.449776        16                    6                            -‐3.346457      -‐1.015023        2.252484        17                    6                            -‐1.125934      -‐0.878378      -‐0.283246        18                    1                            -‐2.957904      -‐2.006353      -‐0.366675        19                    6                            -‐0.253227      -‐1.937667      -‐0.982436        20                    1                            -‐0.645507      -‐2.920432      -‐0.706654        21                    1                            -‐0.435049      -‐1.839613      -‐2.058464        22                    1                            -‐2.697528      -‐0.971739      -‐1.751400        23                    6                              1.259743      -‐1.846707      -‐0.677687        24                    1                              1.572606      -‐2.736586      -‐0.128027        25                    1                              1.810908      -‐1.867340      -‐1.621147        26                    6                              1.666178      -‐0.604999        0.142082        27                    6                              0.903844        0.690843      -‐0.326174        28                    6                              1.374387        1.944445        0.468465        29                    1                              0.958854        2.855958        0.028191        30                    1                              0.982663        1.876144        1.492278        31                    6                              2.899813        2.068447        0.545723        32                    6                              3.225738      -‐0.473385        0.330685        33                    6                              3.524034        0.808554        1.144012        34                    1                              3.321002        2.279691      -‐0.444039        35                    1                              3.141047        2.940024        1.163844        36                    1                              4.609715        0.929331        1.230802        37                    1                              3.146857        0.678383        2.168596        38                    1                              1.294772      -‐0.761548        1.167425        39                    6                              1.027161        0.985838      -‐1.881092        40                    1                              0.385467        1.817295      -‐2.184964        41                    1                              2.059117        1.281613      -‐2.071019        42                    1                              0.801780        0.118842      -‐2.502837        43                    6                              4.036112      -‐0.458905      -‐0.986475        44                    1                              3.865540      -‐1.356015      -‐1.588036        45                    1                              3.836630        0.409965      -‐1.617609        46                    1                              5.104451      -‐0.437100      -‐0.748187        47                    6                              3.717739      -‐1.680557        1.163439  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 35

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐35  

         48                    1                              4.764618      -‐1.531503        1.446792        49                    1                              3.140405      -‐1.795874        2.088137        50                    1                              3.666796      -‐2.621194        0.607454        51                    1                            -‐3.519391      -‐0.959045        3.322702        52                    1                            -‐2.947617      -‐1.957528        1.884195        53                    1                            -‐4.105814        0.895859        1.902177    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    mPW1PW91/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.6246955  hartrees  (-‐490477.312673205  kcal/mol)  MPWB1K/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.3499875  hartrees  (-‐490304.930656125  kcal/mol)    C  B3LYP/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.7783751  hartrees  (-‐490573.748159001  kcal/mol)  Imaginary  Frequencies:  none  found  Zero-‐point  correction  =  0.487470  (Hartree/Particle)  

    93o1.65

    1.44

    1.46

    1.541.491.36

    1.5413

    9

    8

    1516

    17142.45

    1.11  

    Coordinates  (from  last  standard  orientation):  -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    Center          Atomic                                    Coordinates  (Angstroms)    Number          Number                                  X                      Y                      Z    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐          1                    6                            -‐3.036031        1.308544      -‐0.594771          2                    6                            -‐3.646537        0.015434      -‐0.016409          3                    6                            -‐2.601820      -‐1.201466      -‐0.415074          4                    6                            -‐0.634606        0.372811      -‐0.389305          5                    6                            -‐1.551360        1.573585      -‐0.319951          6                    1                            -‐3.187164        1.245035      -‐1.677278          7                    1                            -‐1.420070        2.059689        0.655643          8                    1                            -‐1.215752        2.329497      -‐1.038765          9                    1                            -‐3.638445        2.158146      -‐0.253807        10                    1                            -‐1.575534      -‐0.143198        1.899010        11                    6                            -‐5.026946      -‐0.280518      -‐0.626335        12                    1                            -‐5.743901        0.490917      -‐0.329124  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 36

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐36  

         13                    1                            -‐4.971454      -‐0.281232      -‐1.718181        14                    1                            -‐5.416756      -‐1.251342      -‐0.304544        15                    6                            -‐3.591338      -‐0.286012        1.388071        16                    6                            -‐2.562863        0.133463        2.331447        17                    6                            -‐1.140616      -‐0.889979      -‐0.393104        18                    1                            -‐2.802260      -‐2.132821        0.135105        19                    6                            -‐0.280764      -‐2.140286      -‐0.367826        20                    1                            -‐0.400159      -‐2.617262        0.618478        21                    1                            -‐0.672358      -‐2.867537      -‐1.091770        22                    1                            -‐4.344732      -‐0.990463        1.745631        23                    1                            -‐2.681493      -‐0.300090        3.323493        24                    1                            -‐2.973342      -‐1.393919      -‐1.430437        25                    6                              1.204034      -‐1.870351      -‐0.632313        26                    1                              1.779145      -‐2.737110      -‐0.297996        27                    1                              1.379119      -‐1.783395      -‐1.709071        28                    6                              1.650032      -‐0.596006        0.097687        29                    6                              0.879788        0.649442      -‐0.473357        30                    6                              1.267262        1.890942        0.378364        31                    1                              0.804855        2.796912      -‐0.029060        32                    1                              0.872724        1.762453        1.397446        33                    6                              2.785687        2.095557        0.474271        34                    6                              3.202153      -‐0.452170        0.285937        35                    6                              3.481820        0.862961        1.057041        36                    1                              3.199070        2.342591      -‐0.510285        37                    1                              2.986890        2.966791        1.108050        38                    1                              4.565094        1.027419        1.103109        39                    1                              3.148048        0.733816        2.097136        40                    1                              1.274353      -‐0.688139        1.131159        41                    6                              1.155423        0.955065      -‐1.974331        42                    1                              0.991452        0.082812      -‐2.611032        43                    1                              0.489865        1.748408      -‐2.330802        44                    1                              2.174585        1.302499      -‐2.137582        45                    6                              4.013564      -‐0.495206      -‐1.028616        46                    1                              3.757550      -‐1.369318      -‐1.636284        47                    1                              3.882192        0.392955      -‐1.648988        48                    1                              5.081286      -‐0.566995      -‐0.795505        49                    6                              3.704794      -‐1.616342        1.173198        50                    1                              4.742488      -‐1.433650        1.471811        51                    1                              3.110338      -‐1.711467        2.089680        52                    1                              3.687761      -‐2.579403        0.653637        53                    1                            -‐2.513459        1.230594        2.393393    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 37

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐37  

    mPW1PW91/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.6132382  hartrees  (-‐490470.123102882  kcal/mol)  MPWB1K/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.3360303  hartrees  (-‐490296.172373553  kcal/mol)    D1  B3LYP/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.7991024  hartrees  (-‐490586.754747024  kcal/mol)  Imaginary  Frequencies:  none  found  Zero-‐point  correction  =  0.487377  (Hartree/Particle)  

    2.561.35

    1.511.46

    1.471.47

    1.58

    139

    8

    15

    16

    17

     Coordinates  (from  last  standard  orientation):  -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    Center          Atomic                                    Coordinates  (Angstroms)    Number          Number                                  X                      Y                      Z    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐          1                    6                              2.804206      -‐0.986640      -‐0.770363          2                    6                              3.271526        0.248754      -‐0.137038          3                    6                              2.295618        1.335800      -‐0.034469          4                    6                              0.395641      -‐0.262620      -‐0.284065          5                    6                              1.396229      -‐1.403359      -‐0.268606          6                    1                              2.693591      -‐0.706348      -‐1.837614          7                    1                              1.479860      -‐1.835909        0.737084          8                    1                              1.067373      -‐2.220318      -‐0.915839          9                    1                              3.533114      -‐1.797351      -‐0.723149        10                    1                              3.824415        0.133476        2.457094        11                    6                              5.766952      -‐0.150992      -‐0.479412        12                    1                              5.702833      -‐1.237022      -‐0.584315        13                    1                              5.773389        0.298686      -‐1.476327        14                    1                              6.723061        0.079304      -‐0.002157        15                    6                              4.634810        0.425107        0.392429        16                    6                              4.598998      -‐0.276025        1.804155        17                    6                              0.829655        1.011188      -‐0.223073        18                    1                              2.490521        1.928892        0.874842        19                    6                            -‐0.072114        2.222430      -‐0.244243        20                    1                            -‐0.004370        2.725168        0.733725        21                    1                              0.307846        2.951812      -‐0.974344  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 38

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐38  

         22                    1                              4.807301        1.492418        0.573304        23                    1                              5.571628      -‐0.089653        2.267964        24                    1                              2.646668        2.032737      -‐0.831469        25                    6                            -‐1.536310        1.877417      -‐0.545694        26                    1                            -‐2.165424        2.710910      -‐0.225305        27                    1                            -‐1.680021        1.782950      -‐1.627019        28                    6                            -‐1.933194        0.578349        0.173967        29                    6                            -‐1.097029      -‐0.627131      -‐0.386098        30                    6                            -‐1.408207      -‐1.874752        0.488541        31                    1                            -‐0.891911      -‐2.759381        0.096469        32                    1                            -‐1.021970      -‐1.703621        1.503842        33                    6                            -‐2.912999      -‐2.166930        0.581798        34                    6                            -‐3.476014        0.353034        0.343058        35                    6                            -‐3.688366      -‐0.965662        1.131459        36                    1                            -‐3.303302      -‐2.459702      -‐0.399743        37                    1                            -‐3.067730      -‐3.033864        1.234295        38                    1                            -‐4.760579      -‐1.194201        1.165570        39                    1                            -‐3.378023      -‐0.799125        2.173276        40                    1                            -‐1.573118        0.686010        1.210587        41                    6                            -‐1.353696      -‐0.968112      -‐1.880848        42                    1                            -‐1.276818      -‐0.087086      -‐2.522373        43                    1                            -‐0.618463      -‐1.697455      -‐2.239199        44                    1                            -‐2.335013      -‐1.413321      -‐2.039516        45                    6                            -‐4.270414        0.333464      -‐0.982425        46                    1                            -‐4.049986        1.211480      -‐1.598844        47                    1                            -‐4.085036      -‐0.555071      -‐1.588458        48                    1                            -‐5.343883        0.353598      -‐0.765568        49                    6                            -‐4.056980        1.497642        1.207041        50                    1                            -‐5.086295        1.259157        1.495449        51                    1                            -‐3.481055        1.640389        2.129108        52                    1                            -‐4.088846        2.452338        0.672909        53                    1                              4.460361      -‐1.355673        1.709040    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    mPW1PW91/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.6328007  hartrees  (-‐490482.398767257  kcal/mol)  MPWB1K/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.3554317  hartrees  (-‐490308.346946067  kcal/mol)    D2  B3LYP/6-‐31+G(d,p)//B3LYP/6-‐31+G(d,p):  HF  =  -‐781.8048584  hartrees  (-‐490590.366694584  kcal/mol)  Imaginary  Frequencies:  none  found  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 39

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐39  

    Zero-‐point  correction  =  0.489272  (Hartree/Particle)  

    2.01

    1.57

    1.45

    1.50

    1.37

    1.5184o

    9

    8

    1516

    13

    17

     Coordinates  (from  last  standard  orientation):  -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐    Center          Atomic                                    Coordinates  (Angstroms)    Number          Number                                  X                      Y                      Z    -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐          1                    6                            -‐2.574899      -‐1.718625      -‐0.285296          2                    6                            -‐2.886285      -‐0.292583        0.086459          3                    6                            -‐2.578746        0.061789        1.452875          4                    6                            -‐0.428357      -‐0.850078        0.528155          5                    6                            -‐1.248563      -‐2.116763        0.379468          6                    1                            -‐3.412045      -‐2.352063        0.042615          7                    1                            -‐0.742495      -‐2.877545      -‐0.212843          8                    1                            -‐1.399769      -‐2.560359        1.375287          9                    1                            -‐2.499539      -‐1.824612      -‐1.371134        10                    1                            -‐2.976797        2.579331      -‐0.152435        11                    6                            -‐4.941290      -‐0.110890      -‐1.257216        12                    1                            -‐5.468853        0.512790      -‐1.983561        13                    1                            -‐4.793542      -‐1.094852      -‐1.706939        14                    1                            -‐5.582117      -‐0.217139      -‐0.376285        15                    6                            -‐3.599709        0.598885      -‐0.892931        16                    6                            -‐3.881211        2.033947      -‐0.428502        17                    6                            -‐1.132780        0.271030        0.890202        18                    1                            -‐2.992805        0.995993        1.821976        19                    6                            -‐0.546518        1.665844        0.930105        20                    1                            -‐0.856297        2.218650        0.034318        21                    1                            -‐0.946000        2.214673        1.789553        22                    1                            -‐2.626563      -‐0.737902        2.194314        23                    6                              0.989834        1.625660        0.978779        24                    1                              1.360445        2.629560        0.759852        25                    1                              1.323886        1.389354        1.993991        26                    6                              1.535215        0.607564      -‐0.033651        27                    6                              1.086896      -‐0.849419        0.356748        28                    6                              1.538103      -‐1.828910      -‐0.763367  

    © 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved.

  • NATURE CHEMISTRY | www.nature.com/naturechemistry 40

    SUPPLEMENTARY INFORMATIONDOI: 10.1038/NCHEM.1843

    SI-‐40  

         29                    1                              1.321451      -‐2.862972      -‐0.473370        30                    1                              0.962069      -‐1.622468      -‐1.676863        31                    6                              3.034037      -‐1.702188      -‐1.085756        32                    6                              3.043969        0.799956      -‐0.421241        33                    6                              3.412617      -‐0.272136      -‐1.478243        34                    1                              3.634577      -‐2.038973      -‐0.232799        35                    1                              3.274958      -‐2.386731      -‐1.906665        36                    1                              4.487122      -‐0.212860      -‐1.688198        37                    1                     �