Solvatochromic shifts of uracil and cytosine using a combined multireference configuration interaction/molecular dynamics approach and the fragment molecular orbital method

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 113, Issue 45, 2009, Pages 12396-12403

  Kistler, Kurt A ^a   Matsika, Spiridoula ^a  

^a Temple University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AQUEOUS SOLUTIONS; FRAGMENT MOLECULAR ORBITAL; FRAGMENT MOLECULAR ORBITAL METHODS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MULTICONFIGURATION SELF-CONSISTENT FIELDS; MULTIREFERENCE CONFIGURATION; MULTIREFERENCE CONFIGURATION INTERACTION METHODS; NUCLEOBASES; QUANTUM MECHANICAL; SOLVATOCHROMIC SHIFTS;

EXCITED STATES; GROUND STATE; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR MODELING; MOLECULAR ORBITALS; QUANTUM THEORY; SULFUR COMPOUNDS; VIBRATIONS (MECHANICAL);

MOLECULAR MECHANICS;

CYTOSINE; SOLVENT; URACIL;

ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM THEORY;

COMPUTER SIMULATION; CYTOSINE; MODELS, CHEMICAL; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; QUANTUM THEORY; SOLVENTS; URACIL;

EID: 70449514366     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp901601u     Document Type: Article

References (102)

1. Crespo-Hernandez, C. E.; Cohen, B.; Hare, P. M.; Kohler, B. Chem. Rev. 2004, 104, 1977.
2. Cadet, J.; Vigny, P. In Bioorganic Photochemistry; Morrison, H., Ed.; Wiley: New York, 1990; Vol.1; p 1.
3. Ruzsicska, B. P.; Lemaire, D. G. E. In CRC Handbook of Organic Photochemistry and Photobiology; Horspool, W. M., Song, P. S., Eds.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1995; p 1289.
4. Tomasi, J.; Persico, M. Chem. Rev. 1994, 94, 2027.
5. Cramer, C. J.; Truhlar, C. J. In Reviews in Computational Chemistry; Lipkowitz, K. B., Boyd, D. B., Eds.; Wiley-VCH: New York, 1995; Vol.6, p 1.
6. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 105, 2999.
7. Gao, J. In Reviews in Computational Chemistry; Lipkowitz, K. B., Boyd, D. B., Eds.; Wiley-VCH: New York, 1996; Vol.7, p 119.
8. Gao, J. Acc. Chem. Res. 1996, 19, 298.
9. Orozco, M.; Luque, F. J. Chem. Rev. 2000, 100, 4187.
10. Broo, A.; Holmén, A. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3589.
11. Mennucci, B.; Toniolo, A.; Tomasi, J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 4749.
12. Gaigeot, M. P.; Sprik, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 7458.
13. Zazza, C.; Amadei, A.; Sanna, N.; Grandi, A.; Chillemi, G.; Nola, A. D.; D'Abramo, M.; Aschi, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1385-1393.
14. Shukla, M. K.; Mishra, P. C. Chem. Phys. 1999, 240, 319.
15. Shukla, M. K.; Leszczynski, J. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 11338.
16. Shukla, M. K.; Leszczynski, J. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 8642.
17. Shukla, M. K.; Leszczynski, J. J. Phys. Chem. B 2005, 109,17333-17339.
18. Gustavsson, T.; Banyasz, A.; Lazzarotto, E.; Markovitsi, D.; Scalmani, G.; Frisch, M. J.; Baron, V.; Improta, R. J. Am. Chem Soc. 2006, 128, 607-619.
19. Improta, R.; Barone, V. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14320.
20. Gustavsson, T.; Sarkar, N.; Lazzarotto, E.; Markovitsi, D.; Improta, R. Chem. Phys. Lett. 2006, 429, 551-557.
21. Zhang, R. B.; Zeegers-Huyskens, T.; Ceulemans, A.; Nguyen, M. T. Chem. Phys. 2005, 316, 35.
22. Marian, C. M.; Schneidaer, F.; Kleinschmidt, M.; Tatchen, J. Eur. Phys. J. D 2002, 20, 357.
23. Santero, F.; Barone, V.; Gustavsson, T.; Improta, R. J. Am. Chem Soc. 2006, 128, 16312-16322.
24. Ludwig, V.; Coutinho, K.; Canuto, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 4907-4912.
25. Epifanovsky, E.; Kowalski, K.; Fan, P. D.; Valiev, M.; Matsika, S.; Krylov, A. I. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 9983-9992.
26. Valiev, M.; Kowalski, K. J. Chem. Phys. 2006, 125, 211101.
27. Blancafort, L.; Migani, A. J. Photochem. Photobiol., A 2007, 190, 283-289.
28. Busker, M.; Nispel, M.; Häber, T.; Kleinermanns, K.; Etinski, M.; Fleig, T. Chem. Phys. Chem. 2008, 9, 1570-1577.
29. Xu, Z.; Matsika, S. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 12035-12043.
30. Jørgensen, P.; Simons, J. J. Chem. Phys. 1983, 79, 334.
31. Page, M.; Saxe, P.; Adams, G. F.; Lengsfield, B. H. J. Chem. Phys. 1984, 87, 434.
32. Helgaker, T.; Almlöf, J. Int. J. Quantum Chem. 1984, 26, 275.
33. Shepard, R. In Modem Electronic Structure Theory Part I; Yarkony, D. R., Ed.; World Scientific: Singapore, 1995; p 345.
34. Lischka, H.; Dallos, M.; Shepard, R. Mol. Phys. 2002, 100, 1647.
35. Lischka, H.; Dallos, M.; Szalay, P. G.; Yarkony, D. R.; Shepard, R. J. Chem. Phys. 2004, 120, 7322.
36. Dallos, M.; Lischka, H.; Shepard, R.; Yarkony, D. R.; Szalay, P. G. J. Chem. Phys. 2004, 120, 7330.
37. Matsika, S.; Yarkony, D. R. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6907.
38. Matsika, S. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 7584.
39. Sánchez, M. L.; Aguilar, M. A.; Olivares del Valle, F. J. J. Comput. Chem. 1997, 18, 313.
40. Sánchez, M. L.; Martin, M. E.; Aguilar, M. A.; Olivares del Valle, F. J. Chem. Phys. Lett. 1999, 310, 195-200.
41. Martín, M. E.; Sanchez, M. L.; Olivares Del Valle, F. J.; Aguilar, M. A. J. Chem. Phys. 2000, 113, 6308.
42. Sánchez, M. L.; Aguilar, M. A.; Olivares del Valle, F. J. J. Mol Struct. (THEOCHEM) 1997, 426, 181.
43. Fdez. Galván, I.; Sánchez, M. L.; Martín, M. E.; Olivares del Valle, F.; Aguilar, M. J. Chem. Phys. 2000, 27, 705.
44. Sánchez, M. L.; Martín, M. E.; Aguilar, M.; Olivares del Valle, F. J. Comput. Chem. 2000, 27, 705.
45. Lischka, H.; Shepard, R.; Brown, F. B.; Shavitt, I. Int. J. Quantum Chem., Symp. 1981, 75, 91-100.
46. Shepard, R.; Shavitt, I.; Pitzer, R. M.; Comeau, D. C.; Pepper, M.; Lischka, H.; Szalay, P. G.; Ahlrichs, R.; Brown, F. B.; Zhao, J. Int. J. Quantum Chem., Quantum Chem. Symp. 1988, 22, 149.
47. Lischka, H.; Shepard, R.; Pitzer, R. M.; Shavitt, I.; Dallos, M.; Müller, Th.; Szalay, P. G.; Seth, M.; Kedziora, G. S.; Yabushita, S.; Zhang, Z. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 664.
48. Lischka, H.; Shepard, R.; Shavitt, I.; Pitzer, R. M.; Dallos, M.; Müller, T.; Szalay, P. G.; Brown, F. B.; Ahlrichs, R.; Böhm, H. J.; Chang, A.; Comeau, D. C.; Gdanitz, R.; Dachsel, H.; Ehrhardt, C.; Ernzerhof, M.; Hchtl, P.; Irle, S.; Kedziora, G.; Kovar, T.; Parasuk, V.; Pepper, M. J. M.; Scharf, P.; Schiffer, H.; Schindler, M.; Schüler, M.; Seth, M.; Stahlberg, E. A.; Zhao, J.-G.; Yabushita, S.; Zhang, Z.; Barbatti, M.; Matsika, S.; Schuurmann, M.; Yarkony, D. R.; Brozell, S. R.; Beck, E. V.; Blaudeau, J.-P. COLUMBUS, an Ab Initio Electronic Structure Program, release 5.9.1, 2006.
49. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Chem. Phys. 2005, 122, 054108.
50. Kitaura, K.; Ikeo, E.; Asada, T.; Nakano, T.; Uebayasi, M. Chem. Phys. Lett. 1999, 313, 701-706.
51. Fedorov, D. G.; Ishida, T.; Kitaura, K. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 2638-2646.
52. Chiba, M.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K. Chem. Phys. Lett. 2007, 444, 346-350.
53. Chiba, M.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Chem. Phys. 2007, 127, 104108.
54. Chiba, M.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Comput. Chem. 2008, 29, 2667-2676.
55. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 6904.
56. Mochizuki, Y.; Koikegami, S.; Amari, S.; Segawa, K.; Kitaura, K.; Nakano, T. Chem. Phys. Lett. 2005, 406, 283-288.
57. Mochizuki, Y.; Komeiji, Y.; Ishikawa, T.; Nakano, T.; Yamataka, H. Chem. Phys. Lett. 2007, 437, 66-72.
58. Mochizuki, Y.; Tanaka, K.; Yamashita, K.; Ishikawa, T.; Nakano, T.; Amari, S.; Segawa, K.; Murase, T.; Tokiwa, H.; Sakurai, M. Theor. Chem. Acc. 2007, 117, 541.
59. Chirlian, L. E.; Franci, M. M. J. Comput. Chem. 1987, 8, 894.
60. Refson, K. Comput. Phys. Commun. 2000, 126, 309-328.
61. Leach, A. R. Molecular Modelling Principles and Applications; Prentice Hall: Dorchester, MA, 2001.
62. Hockney, R. W.; Eastwood, J. W. Computer Simulation Using Particles; McGraw-Hill: New York, 1981.
63. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089-10092.
64. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577.
65. Cornell, W. D.; Cleplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197.
66. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
67. Dunning, T. H. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007-1023.
68. Kistler, K. A.; Matsika, S. J. Phys. Chem. A 2007, 117, 2650-2661.
69. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347.
70. Canees, E.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3032-3041.
71. Aleman, C. Chem. Phys. 1999, 244, 151-162.
72. Aleman, C. Chem. Phys. Lett. 1999, 302, 461.
73. Aleman, C. Chem. Phys. 2000, 253, 13-19.
74. Lorentzon, J.; Falscher, M. P.; Roos, B. O. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 9265.
75. Shukla, M. K.; Mishra, P. C. Chem. Phys. 1999, 240, 319.
76. Hudock, H. R.; Levine, B. G.; Thompson, A. L.; Satzger, H.; Townsend, D.; Gador, N.; Ullrich, S.; Stolow, A.; Martinez, T. J. J. Phys. Chem. A 2007, 117, 8500-8508.
77. Zgierski, M. Z.; Patchkovskii, S.; Fujiwara, T.; Lim, E. C. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 9384-9387.
78. Fleig, T.; Knecht, S.; Hättig, C. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 5482-5491.
79. Laikov, D.; Matsika, S. Chem. Phys. Lett. 2007, 448, 132-137.
80. Neiss, C.; Saalfrank, P.; Parac, M.; Grimme, S. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 140.
81. Shukla, M. K.; Leszczynski, J. J. Comput. Chem. 2004, 25, 768-778.
82. Schreiber, M.; Silva-Junior, M. R.; Sauer, S. P. A.; Thiel, W. J. Chem. Phys. 2008, 128, 134110.
83. Ismail, N.; Biancafort, L.; Olivucci, M.; Köhler, B.; Robb, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6818.
84. Merchán, M.; Serrano-Andrés, L. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8108.
85. Merchan, M.; Serrano-Andrés, L.; Robb, M.; Biancafort, L. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1820.
86. Sobolewski, A. L.; Domcke, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 2763.
87. Zgierski, M. Z.; Patchkovskii, S.; Fujiwara, T.; Lim, E. C. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 8410.
88. Zgierski, M. Z.; Patchkovskii, S.; Lim, E. C. J. Chem. Phys. 2005, 123, 1081101.
89. Biancafort, L.; Robb, M. A. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 10609.
90. Fulscher, M. P.; Roos, B. O. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2089.
91. Tomic, K.; Jörg, T.; Marian, C. M. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 8410-8418.
92. Cisneros, G. A.; Piquemal, J.-P.; Darden, T. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 13682.
93. Cisneros, G. A.; Tholander, S. N.; Parisel, O.; Darden, T. A.; Elking, D.; Perera, L.; Piquemal, J.-P. Int. J. Quantum Chem. 2008, 108, 1905-1912.
94. Yoshikawa, A.; Matsika, S. Chem. Phys. 2008, 347, 393-404.
95. Karelson, M. K.; Zerner, M. C. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6949-6957.
96. Kongsted, J.; Mennucci, B. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 9890-9900.
97. Williams, S. A.; Renn, C. N.; Callis, P. R. J. Phys. Chem. 1987, 97, 2730-2734.
98. Voet, D.; Gratzer, W. B.; Cox, R. A.; Coty, P. Biopolymers 1963, 1, 193.
99. Du, H.; Fuh, R. A.; Li, J.; Corkan, A.; Lidsey, J. S. Photochem. Photobiol 1998, 68, 141.
100. Clark, L. B.; Peschel, G. G.; Tinoco, I., Jr. J. Phys. Chem. 1965, 69, 3615.
101. Abouaf, R.; Pommier, J.; Dunet, H.; Quan, P.; Nam, P.-C.; Hguyen, M. T. J. Chem. Phys. 2004, 121, 11668-11674.
102. Tomić, K.; Tatchen, J.; Marian, C. M. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 8410-8418.