Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Chemistry

שיטה פשוטה חדשה למדידה Lipophilicity (יומןP) באמצעות 19F NMR ספקטרוסקופיה

doi: 10.3791/58567 Published: January 30, 2019

Summary

הרומן עם וריאציה פשוטה של השיטה לנער את הבקבוק פותחה על ידי 19F NMR ספקטרוסקופיה למדידה מדויקת lipophilicity של תרכובות fluorinated.

Abstract

Fluorination הפך להיות כלי יעיל כדי למטב את המאפיינים physicochemical של תרכובות ביו. אחד היישומים של פלואור מבוא הוא לווסת את lipophilicity של המתחם. בקבוצה שלנו, אנו מעוניינים בחקר השפעת fluorination על lipophilicity של fluorohydrins אליפטיות ופחמימות fluorinated. . אלה לא UV-פעיל, והתוצאה היא החלטה lipophilicity מאתגר... כאן, אנו מציגים שיטה פשוטה לשקילת lipophilicity של תרכובות fluorinated על ידי 19F NMR ספקטרוסקופיה. שיטה זו דורשת אין UV-פעילות. מסה ממס מדויק, solvent וכרך aliquot נדרשים גם לא ניתן למדידה. באמצעות שיטה זו, מדדנו את lipophilicities של מספר רב של fluorinated alkanols ופחמימות.

Introduction

Lipophilicity הוא מפתח physicochemical פרמטר של מולקולות הסם מה שמשפיע את המאפיינים של סמים מועמדים במובנים רבים, כולל תרופות המסיסות, הזמינות הביולוגית של רעילות1. Lipophilicity נמדד כמו הלוגריתם (יומןP) של היחס בין ריכוזי מתחם לאחר חלוקת בין n-octanol מים. Lipophilicity אופטימלית טווחים הוצעו בהתבסס על נתונים סטטיסטיים של תרופות אוראלית, אשר חוק של ליפינסקי 5 ' הוא המפורסם ביותר בדוגמה2,3. אכן, שליטה lipophilicity הראו חיונית לשיפור הסיכוי סמים מועמדים. והגדילו זיקה מחייבת סמים lipophilicity גבוהות זוהתה כאחת הבעיות העיקריות בפרוייקטים גילוי סמים במהלך העשורים האחרונים, שמוביל התשה מוגברת המחירים3. לפיכך, הוצע כי פיתוח תרופות מוצלחת קשורה לשמור את lipophilicity מולקולרית של המועמדים סמים בתוך גבולות אופטימלית במהלך3,4תהליך אופטימיזציה זיקה. בהקשר הזה, מושגים חדשים (כגון מדדי יעילות lipophilic) כבר הציג5,6.

ולכן חשיבות רבה כדי למדוד במדויק lipophilicity בתהליך הפיתוח סמים. חוץ מזה, הזמינות של שיטות פעולה פשוטה למדידה lipophilicity הוא ביקוש כמו מחקר בסיסי שמטרתה לזהות פתרונות עבור כניסהP אפנון. כיום, שיטות הוקמה רבים נגישים עבור קביעת lipophilicity1. את שיטת סטנדרטי 'לנער-הבקבוק (SF)'7ווריאציות שלה מועסקים בדרך כלל למדידת ערכי יומןP ישירות, אשר ברוב המקרים תלויים UV-Vis ספקטרוסקופיה על כימות. החיסרון העיקרי של שיטה זו-SF קלאסי הוא טבעה מהגידולים. בנוסף, היווצרות של אמולסיות עלולה להתרחש, במיוחד עבור תרכובות מאוד lipophilic8,9. מספר שיטות פותחו כדי לעקוף בעיות כאלה, כמו למשל באמצעות ניתוח הזרקת תזרים, אבובים דיאליזה, וכו '. 9,10. עם זאת, אף אחת משיטות אלה הם פשוטה או בקלות החלים במעבדות שאינם מיוחדים.

ישנן גם שיטות עקיפות רבות הזמינות לשימוש, כגון טיטור potentiometric11, שיטות electrophoretic12,13, RP HPLC-המבוסס על שיטות כרומטוגרפיות, שיטות המבוססות על מסה-ספקטרומטר14, ועוד. אלה הן שיטות עקיפות, ערכי יומןP מתקבלים על ידי עקומות כיול. בין השיטות, השיטה RP-HPLC כבר בשימוש נרחב כי הוא ידידותי, לחיסכון בזמן. ובכל זאת, רמת הדיוק שלה תלוי ערכת הדרכה להשתמש בה כדי לקבוע את עקומת כיול, lipophilicity המשוער תלוי מחיצת מערכת המשמשת13,15.

ישנן מספר שיטות מבוססות-H NMR 1דיווחו בספרות לקביעת lipophilicity. מו. ואח פיתח שיטה למדידה logP באמצעות 1H NMR ללא ממיסים deuterated. מים, octanol, כמו מחיצה ממיסים, שימשו הפניות עבור כימות של ריכוז ממס בכל שלב16. Herth ועמיתים דיווחו גם גישה, שבו הניסוי מחיצה אירעה ישירות בצינור NMR, שבו נאספו הנתונים NMR של השכבה המימית של2O התחתונה D לפני ואחרי החילוץ עם 1-octanol, כדי לקבל את ההתפלגות מקדם17. בנוסף, Soulsby. ואח לנצל 1H NMR ככלי ניתוח, הקובע את משרעת של אותות באמצעות הפחתה מלאה תוכנת בטבלה משרעת בתדר. היחס בין amplitudes שתי שכבות הובילו המחיצה נמדד מקדם18. שיטות אלה פשוטים יחסית להשתמש, אך לעיתים קרובות דורשים הכיול של פולסים סלקטיבי של רמות צריכת חשמל או השימוש בצורת פולסים מעבר צבע כדי להבטיח דיכוי המתאים הממס אות סלקטיביות.

ניתן גם להשיג יומן מחושבים ערכיP (להדביקP) עבור תרכובות. מספר שיטות חישוב תוכנה זמינים מסחרית זמינים. ערכים כאלה להדביקP משמשים בתעשייה הפרמצבטית בעת הערכת מספר רב של מולקולות הסם. עם זאת, שגיאות גדול מהערכים להדביקP אינם נדיר19,20.

הדרישות של UV-פעילות לניתוח ריכוז והקמת עקומות כיול לחישוב logP לעכב התקדמות המחקר בתחום זה. בפרט, זהו המקרה עבור תרכובות אליפטיות-UV-פעיל. Moieties אליפטיות Fluorinated הפכו יותר ויותר אטרקטיבי עבור תכנון תרופות בשנים האחרונות, והשפעתם על lipophilicity הכולל של המתחם הינו נושא המחקר שלנו קבוצה21. בנוסף, 19F הוא גרעין NMR-פעיל מאוד רגיש, ביצוע 19F NMR כלי שימושי עבור ניתוח fluorinated תרכובות. יש גם מגוון shift כימיים גדולים יותר בהשוואה לזו של 1ח' לכן כדאי לפתח שיטה פשוטה עבור יומןP נחישות של תרכובות fluorinated-UV-פעיל על-ידי 19F NMR ספקטרוסקופיה. לכן, המטרה הכוללת של שיטה זו היא להשיג lipophilicity נוח נחישות של תרכובות fluorinated.

עקרון המפתח שלנו 19בשיטה מבוססת-F NMR היא להוסיף הפניה fluorinated במתחם מחיצה הניסוי (איור 1)21. תרכובת X מתחם ועיון (שופט) הם למחיצות בין מים ו- n- octanol. לאחר equilibrating, aliquot של כל שלב נלקחת לתוך שפופרת NMR, 19F NMR ניסויים הן פועלות שתי דגימות NMR. האינטנסיביות של הפסגות פלואור הוא יחסי במתחם ריכוז (ג) ואת מספר אטומי פלואור (n) של תרכובות. בין תרכובת X ו- ref, ניתן להשיג יחס נפרד עבור שני שלבים. היחס בשכבה - octanol nמוגדר ρoctו ρaq לשכבת המים (הציוד 1). היחס בין ערכי ρ שווה את היחס של המחיצה המקדמים (P) של תרכובת X ו- ref (הציוד 2). זה מוביל המשוואה האחרונה (הציוד 4) עבור יומןP מדידה של תרכובת X. לכן, על מנת לקבוע את יומןP הערך של X תרכובת לא ידוע, רק שילוב יחסי (ρoct ו ρaq) בשתי שכבות נדרשים נמדד על פי 19F NMR.

Protocol

1. חלוקה למחיצות

  1. להוסיף 4,4,4-trifluorobutan-1-ol (מתחם X, ca. 6.0 מ ג) ו- 2,2,2-trifluoroethanol (הפניה במתחם, ca. 3.0 מ"ג) אל בקבוק 10 מ"ל בצורת אגס, להמיס n- octanol (HPLC כיתה, ca. 2 מ"ל), ומוסיפים מים (HPLC כיתה, ca. 2 מ"ל).
    הערה: הניסוי הזה מנוהל דולר. מסיסות תרכובת של מים ו- n- octanol חייב להיבדק. הכמות של המתחם נעשה שימוש עבור מחיצה להתייחס בקפידה כדי להימנע oversaturation של המתחם בשכבה כלשהי. היחס המונית בין תרכובת X לבין התייחסות ref מתחם חייב להיות גם נחשב להימנע מכך יחס נפרד של מדגם NMR נתון נמצאים מחוץ לטווח 10/1-1/10. לדוגמה, אם יש הבדל של < 2 יחידות logP בין תרכובת X ו- ref, יחס המוני אופטימלי מבטיח כי שילוב יחסי בדגימות NMR מים ו- 1-octanol הם בטווח 10/1-1/10. לעומת זאת, אם יחס אינטגרציה של שכבת 50/1 אחד מתקבל, יהיו שגיאות גדולות יחסית סביר יותר בשילוב הפסגה עם ריכוז נמוך יותר. להלן המשוואה יכול לשמש כדי לחזות אופטימלית יחס המוני מורכבים:
    מ'X / mref = {(cP Pref)-0.5 * (מ'X/ Mref) * [(1 + cPX) / (1 + Pref)]} / (NX / Nref)
    m, המונים; M, מסה מולקולרית; N, מספר אטומי F; P, המקדמים מחיצה; cP, המקדמים של המחיצה מחושב.
  2. למקם את המבחנות בתוך קיבול מבוקרי טמפרטורה מעל stirplate, להתחבר chiller recirculating. מערבבים את התערובת biphasic ב 25 מעלות צלזיוס במשך שעתיים, עם ערבוב מהירות על 600 סל ד.
  3. Equilibrate את התערובת 25 ° c בלילה (ca. 16 h), כדי לאפשר להפרדה מלאה שלב.
    הערה: במקרים מסוימים, היווצרות קצף בין n- octanol לבין גבול המים יכול להיות שנצפו. במקרה זה, התערובת הועבר לתוך בקבוקון זכוכית 4 מ"ל, centrifuged עד היעלמותו של הקצף. התערובת biphasic היה ואז שמאלה כדי equilibrate שוב 25 ° c בלילה.

2. הכנת הדוגמא NMR

  1. לתקן את הבקבוקון אל דוכן אביק עם מלחציים.
  2. סעו aliquot של ca. 0.70-0.85 מ ל מים ו- n- octanol שכבות, באמצעות מזרקים פלסטיק חד פעמיות 1 מ"ל עם מחטים ארוכות.
    1. עבור לקיחת המים aliquot, צייר ca. מ 0.02 נקודות ל אוויר לתוך המזרק לפני שמכניסים את המחט לתוך התערובת. בעת הזזת המחט דרך השכבה העליונה n- octanol לשכבת המים, דחף בעדינות את כל האוויר החוצה כדי למנוע חדירה המחט n- octanol פתרון.
    2. הסר את המחט ארוך התערובת. למחוק את כמות קטנה של דגימת מים, עוזב ca. 0.6 מ של דגימה שמאל במזרק. בזהירות לנגב את המחט עם רקמות יבש ולאחר הזרקת ca. 0.5 מ של דגימת מים לתוך צינור נקי NMR. לסגור במהירות את הצינור NMR עם כובע.
    3. עבור המדגם - octanol n, הסר את המחט ארוך השכבה - octanol n. למחוק את כמות קטנה של n- octanol לדוגמה, עוזב ca. 0.6 מ של דגימה שמאל במזרק. בזהירות לנגב את המחט עם רקמות יבש, להזריק ca. 0.5 מ של דגימה - octanol nלתוך צינור נקי NMR. לסגור במהירות את הצינור NMR עם כובע.
  3. מבחינה ויזואלית לבחון דגימות - octanol ומים שתי nמפושטת (למשל., טיפות קטנות של n- octanol דגימת מים או טיפות מים ב- n- octanol לדוגמה).
    הערה: אם כל זיהום, הדגימה aliquot צריך להיות מוכן מחדש מן התערובת biphasic. כאשר המדידה נעשית שהפקידים, שישה מרעד מתקבלים.
  4. כדי כל שפופרת NMR, להוסיף 0.1 מ"ל של הממס NMR deuterated, זה miscible עם n- octanol וגם מים (למשל., אצטון-d6) כדי לאפשר את סימן המנעול במהלך רכישת NMR.
  5. עבור תרכובות עם נקודות רתיחה נמוכה (למשל., < 120 ° C), לאטום את מרעד באמצעות חומר נפץ, ו, לאחר קירור, להפוך את הצינור כדי לבדוק אם הדלפות. בזהירות היפוך ש-NMR אטום או אטום ללא צינורות 20 פעמים כדי להשיג פתרון הומוגני 19F NMR ניסויים.

3. NMR ניסויים

  1. לרוץ, באמצעות הגדרות הפרמטר NMR רגילות (NS 64, D1 1 s, SW 300 עמודים לדקה, O1P-100 עמודים לדקה), 19ניסויים NMR נ {1H} כדי לזהות משמרות הכימית של 4,4,4-trifluorobutan-1-ol (תרכובת X) ו- 2,2,2-trifluoroethanol (תרכובת ייחוס) ב- n שני - octanol NMR דגימות מים.
  2. למדוד בזמן רגיעה ספין-סריג (T1) עבור גרעינים פלואור אבחון באמצעות רצף של היפוך-שחזור22. לאמוד את רמת הדופק המתאימים השהיה (D1, בתפאורת ≥ 5 * T1) מתוך הערכים T1 שהושג לשילוב NMR כמותית מדויקת.
    הערה: זה זמן רב, אבל D1 של 60 s עבור המדגם שלב מים, של 30 s עבור המדגם שלב octanol, הן הגדרות שמרני אשר ימלא בבטחה את D1 ≥ 5 * T1 criterium.
  3. לרוץ 19נ {1H} NMR ניסויים שוב עם לכוונן הגדרות הפרמטר כדלקמן:) שימוש D1 ≥ 5 * T1; b) מרכז התדר היסט נקודת (O1P) בין שני אותות פלואור אבחון אז שני גרעינים יכול להיות שמחים במידה שווה; ג) להגדיר את רוחב ספקטרלי (SW) כמו 300 עמודים לדקה, אך להפחית אם יחס טוב יותר של SNR במידת הצורך; ד) הגדר את מספר תופעות מעבר (NS) 64 אך להגביר אם SNR גבוהה נדרשת.
    הערה: ניסויים F NMR decoupled 19יכול גם לשמש עבור רכישת נתונים NMR. עם זאת, ניסויים F NMR פרוטון-decoupled 19הם העדיפו כאן כמו זה מפשט את האותות פלואור על-ידי הסרת זיווגים פרוטון-פלואור אשר גם מגביר את יחס אות לרעש. אנו משתמשים ממותגת ההופכי סופגת להשגת ספקטרום decoupled ללא שיפורים nOe (Overhauser הגרעינית אפקט)23. לשילוב כמותית, יחס אות לרעש (≥300) היא הרצויה. 24

4. עיבוד נתונים

  1. לעבד נתונים המתקבלים באמצעות מעבד ACD/NMR המהדורה האקדמית או תוכנת עיבוד מותאם אישית אחרת NMR.
    1. פתח את קובץ הנתונים NMR, ולאחר מכן פתח את התיקייה pdata , ואחריו תיקיית 1. מחק את הקובץ 1r .
    2. חזור אל קובץ נתוני ה-NMR, גרור את הקובץ fid לתוך חלון ACD/NMR מעבד.
    3. לחץ על לחצן WFunctions בחר המעריך, להגדיר ערך ליבראות כ- 2, לחץ על לחצן אישור .
    4. לחץ על לחצן אפס מילוי , להגדיל את ספירת נקודות ל 4 פעמים של ספירת נקודות המקורי שלו על-ידי לחיצה על כפתור קטן ליד מספר, לחץ אישור .
    5. לחץ על לחצן תרגום פורייה .
    6. לחץ על לחצן שלב , לאחר מכן לחץ על לחצן העכבר תואר דוקטורט , לחץ, להחזיק את לחצן העכבר השמאלי, להזיז את העכבר קדימה או אחורה עד הפסגה העיקריים של הספקטרום הוא בהדרגה כראוי.
      1. לחץ על, להחזיק את לחצן העכבר הימני, הזז את העכבר קדימה או אחורה עד peak(s) השני של הספקטרום הוא בהדרגה כראוי. . אז בטל את לחצן העכבר תואר דוקטורט , להתמקד באזור ספקטרלי עם הפסגות פלואור, לחץ על כוונון עדין, לבצע את התיקון שלב במידת הצורך כפי שהוסבר קודם עד פסגות כל הם בהדרגה כראוי ולאחר מכן לחץ על שנתות לחצן.
    7. לחץ על לחצן תוכנית בסיסית , ואז לחצן אפשרויות . בחר ספקטרום בממוצע עבור מודלים אוטומטיים, להתאים את מספר הנקודות עבור תיבת חצי רוחב במידת הצורך (ובמיוחד על ספקטרום עם יחס נמוך S/R), לחץ על אישור | אוטומטיולאחר מכן לחץ על לחצן שנתות .
    8. לחץ על אינטגרציה, אינטגרציה הפסגות פלואור אבחון, ולחץ על הלחצן שנתות .
      הערה: אם העיקול אינטגרלי אינה במקביל לקו הבסיס, לחץ על לחצן קור. הטיה ולאחר להתאים את ההטיה ואת השיפוע עד העיקול במקביל לקו הבסיס.
  2. להשיג את היחס אינטגרציה של n- octanol ודוגמאות NMR מים, שימוש ב- logP חישוב המשוואה (איור 1, הציוד 4) כדי לקבל את הערך logP של 4,4,4-trifluorobutan-1-ol (תרכובת X).

Representative Results

שני סטים של נתונים בקרת ניסויים מוצגים באיור 221 באמצעות 2,2,2-trifluoroethanol כמו תרכובת ייחוס, ערכי יומןP התקבלו עבור 2-fluoroethanol ו- 3,3,3,2,2-pentafluoropropanol-0.75, +1.20, בהתאמה (איור 2 א). לאחר מכן, lipophilicity של 2-fluoroethanol היה נחוש שוב אבל עם 3,3,3,2,2-pentafluoropropanol כהפניה (באמצעות יומן שנמדד בניסוי הקודם שלה ערךP +1.20). יומן נמדד ערךP היה-0.76, אשר היה רק הבדל של יומן 0.01P יחידות בהשוואה עם הערך הנמדד באמצעות 2,2,2-trifluoroethanol התייחסות.

כמו כן, עבור cis-2, 3-difluoro-1, 4-butanediol, ההבדל בין ערכי יומןP נמדד באמצעות 2-fluoroethanol, איזומר טרנס שלה הוא גם קטן מאוד (0.01 ביומןP יחידות, איור 2B). זה הוכיח כי הבחירה של המתחם הפניה לא יש השפעה על המדידה logP . בנוסף, סטיית תקן קטנה למדי (< 0.01) המצוין הפארמצבטית טוב בשיטה שלנו.

באמצעות השיטה שלנו, סדרה של תרכובות עם ערכי יומן ידועP נמדדה כפי שמוצג בטבלה 1. ההבדל בין ספרות נתונים לבין הערכים הנמדדים בשיטה שלנו מוצג בעמודה האחרונה של הטבלה. בסך הכל, ערכי יומן השפעול שהושגP (ב- 25 ° C) יש בהתאם טובים מעולה עם הערכים ספרות, אשר קיבלו משנה תוקף השיטה שלנו.

דוגמאות נבחרות נוספות21 הוצגו באיור3. כל אלה-UV-פעיל תרכובות אליפטיות (מפחמימות fluorinated כדי fluorohydrins) ניתן למדוד בקלות עם השיטה שלנו.

Figure 1
איור 1: עקרון יומן שיטה נחישותP . איור זה שוחזר באישור ווילי-VCH הרסוביץ GmbH & KGaA ושות'. 21. שיטה לנער את הבקבוק.-זו מבוססת על 19F NMR ספקטרוסקופיה. תרכובת ייחוס משמש מחיצה הניסוי. Aliquots n- octanol וגם מים שלב נלקחו לניסוי NMR. יחסי אינטגרציה בין הפניה המתחם המתחם כדי למדוד מתקבלים מצפני יומן ערךP . ניכוי מתמטי מפורט של משוואות, מה שמוביל המשוואה האחרונה למדידה, מקבלים גם. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: דוגמאות עבור אימות פנימית 21. שתי ערכות של ניסויים הבקרה, באמצעות שתי תרכובות התייחסות אחרת כדי למדוד את הערך logP של מתחם אחד, נערכו. יומןP ההבדל בין הניסויים האלה הוא זניח. סטיית תקן (< 0.01) מתוך ניסויים בניהול שהפקידים מציגה הפארמצבטית טוב של השיטה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3: נבחרת עוד דוגמאות של יומן מדידהP בשיטה שלנו. יישום שיטה זו, ערכי יומןP עבור תרכובות fluorinated 8 (כגון פחמימות fluorinated, acyclic alkanols ו fluorohydrins conformationally מוגבלת) התקבלו. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

טבלה 1: השוואה בין ספרות נתונים ואת ערכי יומן ניסיוניP באמצעות השיטה שלנו21. יומן ערכיםP עבור תרכובות fluorinated 14 (עם יומן ידוע נתוניםP ) נמדדו באמצעות שיטה חדשה. תרכובות הפניה בשימוש עבור כל אחת מהמידות היו ייערכו גם. השוואת (יומןP) בין ספרות ערכי יומןP תוצאות השיטה שלנו הפגינו דיוק טוב של שיטה זו. 2,2,2-Trifluoroethanol (מוסיקה), 2-Fluoroethanol (FE); b יומן בממוצע ערךP לפחות שלושה ניסויים; c יומן השפעול נמדד ערךP בשיטה שלנו (-0.75) שימש הפניה. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.

Discussion

הפרוטוקול המתואר בעיתון היא שיטה פשוטה עבור יומןP מדידה של תרכובות fluorinated. שיטה זו ישימה על תרכובות fluorinated עם יומן רישום ערךP מ-3 ל- 3. לעוד הידרופיליות (כניסהP <-3) או תרכובות lipophilic (logP > 3), שיטה זו ניתן עדיין להשתמש אבל ידרוש יותר זמן הניסוי NMR כפי המורחבת מספר תופעות מעבר הדרושים כדי לקבל יחס אות לרעש טוב. לפיכך, זהו מגבלה של השיטה. יש ללא דרישה עבור התדירות של ספקטרומטר NMR, כל עוד ימולאו התנאים (הגדרות הפרמטר NMR ו SNR מספיק) לשילוב כמותית. לגבי כל שיטה לנער את הבקבוק, חיוני כדי למנוע oversaturation וזיהום במהלך הדגימה בשכבה.

לעומת קודמות טלטול-הבקבוק שיטת ווריאציות שלה, ישנם מספר יתרונות השיטה שלנו לגבי שיטות קיימות. 1) מדידות של ממס מסה, נפח של המחיצה ממיסים, aliquots למדגם NMR, אינם הכרחיים. 2) המתחם למדידה ניתן טמאה ובלבד המשמרות פלואור כימית של הזיהומים שונים מזו של המתחם נמדד. 3) בגלל של האפקט פיצוי מהותי בעת עבודה עם היחס של יחס, מסולקות שגיאות שיטתית. 4) שיטה זו ישימה על תרכובות fluorinated-UV-פעיל. 5) שיטה זו הוא קל לשימוש עם גישה פתוחה NMR מתקנים כמו אין הגדרות NMR מיוחדים הדרושים (כגון דיכוי הממס, החלת של זווית עירור קטן, וכו ').

כיום, אנו משתמשים בשיטה זו כדי למדוד את lipophilicities של פחמימות fluorinated, fluorohydrins ו- fluorinated amides, במטרה לחקור את השפעת fluorination על lipophilicity, וכן לזיהוי moieties fluorinated עם אפקט להורדת lipophilicity. פיתוח שיטות עבור יומןP מדידה של תרכובות lipophilic יותר (כניסהP > 3) אמינים fluorinated הוא מתמשך בקבוצה שלנו.

זה יכול להיות הצביע 19F NMR יכול לשמש גם עבור מיצלה קריטי ריכוז (CMC) נחישות30.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

מחקר זה ממומן חלק EPSRC מעניק EP/K016938/1 ו- EP/P019943/1 (ZW, HRF), פרס המרה EPSRC/חברת AstraZeneca התיק (BFJ). באוניברסיטת סאות'המפטון הוא הודה על תמיכה נוספת. EPSRC הוא הודה נוסף על מענק יכולת ליבה EP/K039466/1.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
NMR (400 MHz) with Bruker 5 mm SEF probe Bruker n/a AVIIIHD400
NMR (400 MHz) with Bruker 5 mm SMART probe Bruker n/a
DrySyn Snowstorm reactor Asynt ADS13-S
recirculating chiller Asynt n/a model:Grant-LTC2
magnetic stirplate Asynt ADS-HP-NT
ACD/NMR processor software ACD/Labs n/a ACD/NMR processor academic edition or ACD/Spectrus processor 2015

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Arnott, J. A., Planey, S. L. The influence of lipophilicity in drug discovery and design. Expert Opinion on Drug Discovery. 7, (10), 863-875 (2012).
  2. Lipinski, C. A., Lombardo, F., Dominy, B. W., Feeney, P. J. Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings. Advanced Drug Delivery Reviews. 23, (1), 3-25 (1997).
  3. Leeson, P. D., Springthorpe, B. The influence of drug-like concepts on decision-making in medicinal chemistry. Nature Reviews Drug Discovery. 6, 881 (2007).
  4. Perola, E. An Analysis of the Binding Efficiencies of Drugs and Their Leads in Successful Drug Discovery Programs. Journal of Medicinal Chemistry. 53, (7), 2986-2997 (2010).
  5. Tarcsay, A., Nyiri, K., Keseru, G. M. Impact of Lipophilic Efficiency on Compound Quality. Journal of Medicinal Chemistry. 55, (3), 1252-1260 (2012).
  6. Tarcsay, Á, Keserű, G. M. Contributions of Molecular Properties to Drug Promiscuity. Journal of Medicinal Chemistry. 56, (5), 1789-1795 (2013).
  7. OECD Guidelines for Testing of Chemicals. Paris. (1992).
  8. Tsang, S. C., Yu, C. H., Gao, X., Tam, K. Y. Preparation of nanomagnetic absorbent for partition coefficient measurement. International Journal of Pharmaceutics. 327, (1), 139-144 (2006).
  9. Andersson, J. T., Schräder, W. A Method for Measuring 1-Octanol−Water Partition Coefficients. Analytical Chemistry. 71, (16), 3610-3614 (1999).
  10. Danielsson, L. -G., Yu-Hui, Z. Mechanized determination of n-octanol/water partition constants using liquid-liquid segmented flow extraction. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 12, (12), 1475-1481 (1994).
  11. Scherrer, R. A., Donovan, S. F. Automated Potentiometric Titrations in KCl/Water-Saturated Octanol: Method for Quantifying Factors Influencing Ion-Pair Partitioning. Analytical Chemistry. 81, (7), 2768-2778 (2009).
  12. Poole, S. K., Poole, C. F. Separation methods for estimating octanol-water partition coefficients. Journal of Chromatography B. 797, (1), 3-19 (2003).
  13. Ishihama, Y., Oda, Y., Uchikawa, K., Asakawa, N. Evaluation of Solute Hydrophobicity by Microemulsion Electrokinetic Chromatography. Analytical Chemistry. 67, (9), 1588-1595 (1995).
  14. Jorabchi, K., Smith, L. M. Single Droplet Separations and Surface Partition Coefficient Measurements Using Laser Ablation Mass Spectrometry. Analytical Chemistry. 81, (23), 9682-9688 (2009).
  15. Kaliszan, R. Quantitative structure-retention relationships. Analytical Chemistry. 64, (11), 619A-631A (1992).
  16. Mo, H., Balko, K. M., Colby, D. A. A practical deuterium-free NMR method for the rapid determination of 1-octanol/water partition coefficients of pharmaceutical agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 20, (22), 6712-6715 (2010).
  17. Stéen, E. J. L., et al. Development of a simple proton nuclear magnetic resonance-based procedure to estimate the approximate distribution coefficient at physiological pH (logD7.4): Evaluation and comparison to existing practices. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 27, (2), 319-322 (2017).
  18. Soulsby, D., Chica, J. A. M. Determination of partition coefficients using 1H NMR spectroscopy and time domain complete reduction to amplitude-frequency table (CRAFT) analysis. Magnetic Resonance in Chemistry. 55, (8), 724-729 (2017).
  19. Tetko, I. V., Poda, G. I., Ostermann, C., Mannhold, R. Accurate In Silico log Predictions: One Can't Embrace the Unembraceable. QSAR & Combinatorial Science. 28, (8), 845-849 (2009).
  20. Waring, M. J. Lipophilicity in drug discovery. Expert Opinion on Drug Discovery. 5, (3), 235-248 (2010).
  21. Linclau, B., et al. Investigating the Influence of (Deoxy)fluorination on the Lipophilicity of Non-UV-Active Fluorinated Alkanols and Carbohydrates by a New log P Determination Method. Angewandte Chemie International Edition. 55, (2), 674-678 (2016).
  22. Derome, A. E. Modern NMR Techniques for Chemistry Research. 6th ed, Pergamon: Oxford. (1997).
  23. Claridge, T. High-Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry. Pergamon. (1999).
  24. Zhang, F. -F., et al. Quantitative analysis of sitagliptin using the 19F-NMR method: a universal technique for fluorinated compound detection. Analyst. 140, (1), 280-286 (2015).
  25. Muller, N. When is a trifluoromethyl group more lipophilic than a methyl group? partition coefficients and selected chemical shifts of aliphatic alcohols and trifluoroalcohols. Journal of Pharmaceutical Sciences. 75, (10), 987-991 (1986).
  26. Hansch, C., Leo, A. Substituent constants for correlation analysis in chemistry and biology. Wiley. (1979).
  27. Dillingham, E. O., Mast, R. W., Bass, G. E., Autian, J. Toxicity of Methyl- and Halogen-Substituted Alcohols in Tissue Culture Relative to Structure-Activity Models and Acute Toxicity in Mice. Journal of Pharmaceutical Sciences. 62, (1), 22-30 (1973).
  28. Leo, A., Hansch, C., Elkins, D. Partition coefficients and their uses. Chemical Reviews. 71, (6), 525-616 (1971).
  29. Fujita, T., Iwasa, J., Hansch, C. A New Substituent Constant, π, Derived from Partition Coefficients. Journal of the American Chemical Society. 86, (23), 5175-5180 (1964).
  30. Zhong-Xing, J., Xin, L., Eun-Kee, J., Bruce, Y. Y. Symmetry-Guided Design and Fluorous Synthesis of a Stable and Rapidly Excreted Imaging Tracer for 19F MRI. Angewandte Chemie International Edition. 48, (26), 4755-4758 (2009).
שיטה פשוטה חדשה למדידה Lipophilicity (יומן<em>P</em>) באמצעות <sup>19</sup>F NMR ספקטרוסקופיה
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, Z., Jeffries, B. F., Felstead, H. R., Wells, N. J., Chiarparin, E., Linclau, B. A New Straightforward Method for Lipophilicity (logP) Measurement using 19F NMR Spectroscopy. J. Vis. Exp. (143), e58567, doi:10.3791/58567 (2019).More

Wang, Z., Jeffries, B. F., Felstead, H. R., Wells, N. J., Chiarparin, E., Linclau, B. A New Straightforward Method for Lipophilicity (logP) Measurement using 19F NMR Spectroscopy. J. Vis. Exp. (143), e58567, doi:10.3791/58567 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter