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Excess-electron attachment and ionization of aqueous uridine monophosphate anion

碱基 化学 电离 离域电子 溶剂化 电子 尿嘧啶 绝热过程 电离能 溶剂化电子 离子 原子物理学 水溶液 放射分析 物理化学 物理 热力学 有机化学 量子力学 生物化学 DNA
作者
Yan Zhang,Xuan-ning Chen,Shuhui Yin,Songqiu Yang
出处
期刊:Chinese Journal of Chemical Physics [Chinese Physical Society]
卷期号:35 (2): 375-382 被引量:1
标识
DOI:10.1063/1674-0068/cjcp2112288
摘要

We applied quantum mechanics/classical mechanics simulations to study excess-electron attachment and ionization of uridine monophosphate anion (dUMP−) in explicit aqueous solutions. We calculated vertical electron affinities (VEAs), adiabatic electron affinities (AEAs), vertical detachment energies (VDEs), vertical ionization energies (VIEs), and adiabatic ionization energies (AIEs) of the 40 structures obtained from molecular dynamic trajectory. The excess-electron and hole distributions were analyzed in electron attachment and ionization of aqueous dUMP−. The converged mean VEA (−0.31 eV) and AEA (2.13 eV) suggest that excess-electron can easily attach to dUMP−. The mean vertical (−0.50 e) and adiabatic (−0.62 e) excess-electron on uracil reveal that main excess-electrons are localized on nucleobases at the most snapshots. The distributions at several special snapshots demonstrate the excess-electron delocalization over nucleobases/ribose or ribose/phosphate group after the structural relaxations of dUMP2− dianion. The VDE value (2.78 eV) indicates that dUMP2− dianion could be very stable. Moreover, the mean VIE is 8.13 eV which is in agreement with the previous calculation using solvation model. The hole distributions on uracil suggest that the nucleobases are easily ionized after the irradiation of high-energy rays. In vertical ionizations, the holes would be delocalized over uracil and ribose at several snapshots. Observing the adiabatic hole distributions, it can be found that electrons on phosphate group and holes on nucleobases can be transferred to ribose at the special snapshots in the structural relaxation of neutral species.

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