Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
333
T9: P–7 
Vibrational studies of steroid hormone and anti-cancer drug 
 
Makunda M. Borah
1
, and Gomti Devi Thongam
1
 
 
1 
Department of Physics, North-Eastern Regional Institute of Science and Technology, Nirjuli-
791109, Arunachal Pradesh, India, e-mail: [e-mail] 
 
 
Cancer  is  human  related  disease  which  is  of  major  concern  in  today’s  world.  Furthermore 
Estrogen, due to the proliferation of cells in uncontrollable manner leads to breast cancer. Anti-
estrogen  drugs  are  available  to  block  the  action  of  Estrogens  and  thereby  preventing  the 
proliferation of breast cancer cell. Estradiol is a hormone responsible indirectly for such type of 
dreadful disease [1] and Tamoxifen is an anti-cancer drug [2] for the treatment of breast cancer. 
Study of these two molecules can unveil the properties of these molecules and their interacting 
environment. In the present study the vibrational properties of Estradiol, Tamoxifen molecules 
and  in  their  interacting  states  have  been  studied  using  spectroscopic  techniques  such  as  FTIR 
and Raman respectively. The optimized geometrical structure and vibrational frequencies of the 
molecules in monomer and dimer states have been computed using DFT method. The basis set 
has  been  taken  as  b3lyp/6-31+g(d,p)    [3].  The  Raman  spectra  of  Estradiol  and  Tamoxifen  are 
shown  fig.1  and  fig.2  respectively.  SERS  spectra  of  the  molecules  are  also  recorded  and 
compare with normal Raman spectra.   
0
1000
2000
3000
4000
0
1000
2000
3000
4000
R
am
an
 I
nt
en
si
ty
Wave number(cm
-1
)
Estradiol experimental(Raman)
 
0
1000
2000
3000
1000
1200
1400
1600
1800
R
am
an
 in
te
ns
ity
Wave number(cm
-1
)
Tamoxifen experimental (Raman) 
 
Fig. 1. 
Fig. 2. 
        
 
The stable  geometrical parameters and  vibrational  wave numbers were calculated based on 
potential  energy  distribution  (PED)  using  vibrational  energy  distribution  analysis  (VEDA) 
program.  NBO  analysis  is  carried  out  to  confirm  the  charge  transfer  and  bond  formation 
between the molecules. 
 
 
Keywords: peak frequency; estradiol; DFT 
 
Acknowledgment 
The author is thankful to DST India for the FIST facility provided to Physics Department, NERIST. 
 
References  
[1]  V. Khmelnytskyy, Ukrainskii biokhimicheskii zhurnal 80 (2008) 82. 
[2]  T. Citrate. NCI. August 26, 2015. Retrieved 28 November 2015. 
[3]  J.P. Merrick, D. Moran, L. Radom, J. Phys. Chem. A 111 (2007) 11683. 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
334
T9: P–8 
Optimization of sulfonylureas geometry in respect to experimental            
FT-IR bands applied in identification of their cyclodextrin complex 
 
Mikołaj Mizera
1
, and Judyta Cielecka-Piontek
1 
 
1 
Department of Pharmaceutical Chemistry, Faculty of Pharmacy, Poznan University of Medical 
Sciences, Grunwaldzka 6, 60-780 Poznań, Poland, e-mail: [e-mail] 
  
 
Support  of  experimental  FT-IR  spectra  analysis  with  theoretically  computed  bands  gained 
popularity  thanks  to  spread  of  quantum  chemical  methods  like  Density  Functional  Theory  or 
semiempirical  parametrized  models.  The  noticeable  drawback  of  modelling  molecules  is 
unreliable result depending on its conformation which, in experimental sample, is not necessary 
the lowest energy one. The possible answer for the issue is optimization of molecule in respect 
to  similarity  of  its  theoretical  spectrum  to  experimental  one.  The  method  could  be  adopted  to 
analysis of complex FT-IR spectra involving  cyclodextrins – API systems. 
 
The  aim  of  the  study  was  to  develop  theoretical  approach    able  to  optimize  geometry  of 
molecules in respect to similarity  to the  experimental FT-IR  spectra. The method  was applied 
for the case of investigation of  sulfonylureas in complexes with cyclodextrins. 
 
The following  derivative free optimization methods including Powell method, Differential 
Evolution  as  well  as  derivative  based  methods  including  Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno 
(BFGS) and Conjugate gradient were used in order to optimize torsional angles of molecule. On 
each  step  of  optimization  torsional  angles  were  varied  resulting  in  new  geometries.  Each 
geometry  was  locally  optimized  using  MOPAC  2016  package  implementing  Parametrization 
Model  7  and  FT-IR  peaks  were  calculated.  The  cost  function  was  distance  measure  between 
main  experimental  and  theoretical  peaks  in  spectra  in  respect  to  torsional  angles.  All  routines 
were implemented in Python 2.7 environment with SciPy v0.19.0 and openbabel 2.3.0 libraries.  
Experimental  samples  were  β-cyclodextrin  complexes  with  three  sulfonylureas:  gliclazide, 
glimepride and glibenclamide as well as their physical mixtures and pure substances. Complexes 
were  prepared  with  co-precipitation  methods.  The  identification  of  β-cyclodextrin  complexes 
was conducted using  DSC method. FT-IR spectrum of each sample was recorded in KBr tablets 
and analyzed with support of presented theoretical approach. 
 
The  study  showed  that  energy  of  molecule  does  not  correlate  with  similarity  of  computed 
spectra with experimental one. Optimization of torsional angles in respect to spectra similarities 
allowed to reduce calculated distance between theoretical and experimental spectra. 
 
Theoretically  modelled  low  energy  conformer  of  isolated  molecule  does  not  reflect  the 
actual conformation in experimental sample. Presented method of torsional angles optimization 
was able to optimize initial low-energy conformation of three investigated sulfonylureas in order 
to acquire theoretical spectrum fitted to experimental one. With support of presented theoretical 
methods  changes  in  experimental  spectra  of  sulfonylureas  in  complexed  systems  could  be 
assigned to calculated normal modes of API and thus get more detailed insight into interacting 
domains of cyclodextrins and sulfonylurea. 
 
Keywords: derivatives of sulfonylurea; cyclodextrins; theoretical approach; Fourier-transform infrared  
 
Acknowledgment 
The scientific work was funded from the budget resources for science in the years 2015-2018 as a research 
project within the program "Diamond Grant". 
This research was supported in part by PL-Grid Infrastructure. 
 
 
 

---