Abstract We theoretically investigated the electronic and optical properties of the various anticancer drugs (5-FU, 6-MP, CP, and GB) by using density functional theory (DFT) and time-dependent DFT (T-DDFT) calculations. Our finding demonstrated that the 5-FU has insulator behavior, but 6-MP, CP and GB have semiconductor behaviors. Results disclosed that all anticancer drugs are needed to lower energy to donating/accepting an electron to become cation/anion due to these molecules have a higher value of the negative ionization potential and electron affinity. In addition, these molecules have a higher value of the electrochemical hardness and lower value of the electronegative, which means these molecules have higher ability to electron transfer. There is a weak interaction between these drug molecules with other surrounding types or molecules due to there are higher value and lower value of the chemical potential and electrophilic, respectively. For optical properties, we found out that 5-FU and 6-MP anticancer drugs situated within the visible light region but GB and CP located within infrared region. Moreover, the λmax takes value from 314.84 nm for 5-FU (S3) to 2265.20 nm for GB (S1). Also, the electron is easily to move from HOMO to LUMO orbitals in the 5-FU molecule due to it has a higher electronic transition energy compared to other anticancer drugs.

中文翻译：

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使用密度泛函理论（DFT）对各种抗癌药物的物理性质进行第一性原理研究

摘要 我们通过使用密度泛函理论 (DFT) 和时间依赖 DFT (T-DDFT) 计算，从理论上研究了各种抗癌药物（5-FU、6-MP、CP 和 GB）的电子和光学性质。我们的发现表明 5-FU 具有绝缘体行为，但 6-MP、CP 和 GB 具有半导体行为。结果表明，由于这些分子具有较高的负电离电位和电子亲和力值，因此所有抗癌药物都需要降低能量以提供/接受电子成为阳离子/阴离子。此外，这些分子具有较高的电化学硬度值和较低的电负值，这意味着这些分子具有较高的电子转移能力。这些药物分子与其他周围类型或分子之间存在弱相互作用，因为化学势和亲电势分别具有较高值和较低值。对于光学特性，我们发现 5-FU 和 6-MP 抗癌药物位于可见光区域内，而 GB 和 CP 位于红外区域内。此外，λmax 的值从 5-FU (S3) 的 314.84 nm 到 GB (S1) 的 2265.20 nm。此外，电子很容易从 HOMO 移动到 5-FU 分子中的 LUMO 轨道，因为与其他抗癌药物相比，它具有更高的电子跃迁能。我们发现 5-FU 和 6-MP 抗癌药物位于可见光区，而 GB 和 CP 位于红外区。此外，λmax 的值从 5-FU (S3) 的 314.84 nm 到 GB (S1) 的 2265.20 nm。此外，电子很容易从 HOMO 移动到 5-FU 分子中的 LUMO 轨道，因为与其他抗癌药物相比，它具有更高的电子跃迁能。我们发现 5-FU 和 6-MP 抗癌药物位于可见光区，而 GB 和 CP 位于红外区。此外，λmax 的值从 5-FU (S3) 的 314.84 nm 到 GB (S1) 的 2265.20 nm。此外，电子很容易从 HOMO 移动到 5-FU 分子中的 LUMO 轨道，因为与其他抗癌药物相比，它具有更高的电子跃迁能。