Funciones De Fukui

´ INVESTIGACION

REVISTA MEXICANA DE F´ ISICA 53 (4) 241–253

AGOSTO 2007

La cuantificaci´ n de los sitios activos en las bases de DNA y RNA utilizando o las funciones Fukui condensadas
M. Virginia Popa Universidad Aut´ noma del Estado de Hidalgo, Centro de Investigaciones Qu´micas, o ı Km 4.5 Carretera Pachuca-Tulancingo, Pachuca, 42076 Hidalgo, M´ xico, e e-mail: virginiapopa@yahoo.com.mx
Recibido el 16 de agosto de 2006; aceptado el 4 de mayo de 2007 En este trabajo se calculan el momento dipolar, las funciones Fukui (FF), tomando en cuenta las cargas de Mulliken y las energ´as HOMO ı y LUMO para determinar los sitios activos de las bases de DNA y RNA (adenina, citosina, timina, guanina y uracilo) en fase gaseosa y en presencia del solvente. Se optimizaron las mol´ culas deDNA y RNA con los niveles de teor´a AM1 en fase gas, HF/6-31G, LSDA/6-31++G, e ı B3LYP/LANL2DZ, PBE/6-31++G y para uracilo se ha utilizado MP2/6-31++G, en fase gaseosa y en presencia de solvente ( =78.39) empleando el modelo de continuo polarizable de Tomasi (PCM). El momento dipolar grande inducido en las mol´ culas es dado por la presencia e del solvente y es mayor cuando se introduce lacorrelaci´ n electr´ nica con PBE (Perdew-Burke-Ernzernhof) y el funcional local LSDA. Los o o primeros cuatro sitios activos encontrados indistintamente de los niveles de teor´a utilizados coinciden con los datos experimentales presentes ı en la literatura. La diferencia HOMO-LUMO es muy peque˜ a cuando se utiliza DFT comparado con los m´ todos AM1, HF/6-31G y MP2/6n e 31++G. Si se conocen las energ´as delos orbitales frontera se pueden comparar sus energ´as con las de otros reactantes para determinar si es ı ı posible la existencia de un enlace o no y qu´ tipo de enlace es. e Descriptores: DNA y RNA bases; funciones Fukui; sitios activos. In this paper the dipolar moment, the Fukui functions by considering the Mulliken charges and the energies of HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) are computed in order to determine the most active centers of DNA and RNA (adenine, guanine, cytosine, timine and uracile), being them in gas phase and the solvent. The DNA and RNA molecules are optimized by using the theory levels AM1 in gas phase, HF/6-31G, LSDA/6-31++G, B3LYP/LANL2DZ, PBE/6-31++G and, for uracil MP2/6-31++G has also been used, in gas phaseand the solvent phase ( =78.39) with the Tomasi model of continued polarizable. The larger dipole moment induced on the molecule is due to the presence of the solvent and become even large when the electronic correlation is introduced with the PBE (Perdew-Burke-Ernzernhof) and the local functional LSDA (Local Spin Density Approximation). The first four active sites found indiscriminately of thetheory level employed coincide with the experimental data already reported in the literature. The HOMO-LUMO (gap) is small when the DFT (Density Function Theory) is used along with LSDA/6-31++G, comparing this value with the rest levels of theory. If the energies of the frontier orbital are known, then such energy levels can be compared to those of the reactants, making it possible to determinewhether a bound exists or not, and if so what type of bound it is. Keywords: DNA and RNA bases; Fukui function; active site. PACS: 31.15.Ar; 31.15.Ct; 31.70Dk; 82.39.Pj; 31.90.+s

1. Introducci´ n o
La aplicaci´ n de las leyes de la f´sica cu´ ntica para el estuo ı a dio de propiedades moleculares ha surgido como un tema de importancia actual. Ejemplos de esto los encontramos en los espectrosRAMAN, el estudio de la polaridad y polarizabilidad, as´ como en las funciones Fukui (FF) condensadas. Estas ı ´ ultimas se emplean para calcular el ´ndice de reactividad de ı las mol´ culas y con ello elucidar los llamados sitios reactivos; e es decir los lugares de las mol´ culas que interactuar´an m´ s e ı a r´ pido con alguna sustancia. El conocimiento de los sitios aca tivos de los compuestos...