Eine neue einfache Methode zur Messung der Lipophilie (LogP) mit 19F-NMR-Spektroskopie
Summary
Eine neue und unkomplizierte Variante der Shake-Kolben-Methode wurde von 19F-NMR-Spektroskopie für die genaue Lipophilie Messung von fluorierten Verbindungen entwickelt.
Abstract
Fluorierung ist ein wirksames Instrument zur Optimierung der physikalisch-chemischen Eigenschaften von bioaktiven Substanzen geworden. Eines der Anwendungsgebiete von Fluor-Einführung ist die Lipophilie der Verbindung zu modulieren. In unserer Gruppe sind wir in der Studie über die Auswirkungen der Fluorierung auf Lipophilie der aliphatischen Fluorohydrins und fluorierten Kohlenhydrate interessiert. Diese sind nicht UV-aktiv, was zu einer anspruchsvollen Lipophilie Entschlossenheit. Hier präsentieren wir Ihnen eine einfache Methode zur Messung der Lipophilie fluorierten Verbindungen von 19F-NMR-Spektroskopie. Diese Methode erfordert keine UV-Aktivität. Richtig gelöste Masse, Lösungsmittel und aliquoten Volumen sind auch nicht verpflichtet, gemessen werden. Mit dieser Methode haben wir die Lipophilicities einer großen Anzahl von fluorierten Alkanols und Kohlenhydraten gemessen.
Introduction
Lipophilie ist ein wichtige physikalisch-chemische Parameter von Wirkstoffmolekülen, der die Eigenschaften von Wirkstoffkandidaten in vielen Aspekten beeinflusst, einschließlich Wirkstofflöslichkeit, Bioverfügbarkeit und Toxizität1. Lipophilie wird als Logarithmus (LogP) des Verhältnisses der zusammengesetzten Konzentrationen nach Aufteilung zwischen n-Oktanol und Wasser gemessen. Optimale Lipophilie Bereiche sind vorgeschlagen worden, basierend auf statistischen Daten der oral verabreichte Medikamente, von denen die Lipinski “Regel 5 ” das berühmteste Beispiel2,3 ist. In der Tat hat Steuerung Lipophilie wesentlich zur Verbesserung der Aussicht auf eine Medikamenten-Kandidaten gezeigt. Erhöhung der Droge Bindungsaffinität von erhöhten Lipophilie wurde als eines der Hauptprobleme in Drug Discovery Projekte in den letzten Jahrzehnten festgestellt führt zu erhöhten Abrieb Preise3. Daher wurde vermutet, dass erfolgreiche Medikamentenentwicklung mit der molekularen Lipophilie von Wirkstoffkandidaten in optimalen Grenzen zu halten, während die Affinität Optimierung Prozess3,4verbunden ist. In diesem Zusammenhang wurden neue Konzepte (z. B. lipophilen Effizienz Indizes) eingeführte5,6.
Es ist daher von großer Bedeutung, Lipophilie während der Arzneimittelentwicklung genau zu messen. Außerdem ist die Verfügbarkeit von einfache Methoden für die Messung der Lipophilie gefragt als Grundlagenforschung zielt darauf ab, Lösungen für logP Modulation. Derzeit stehen zahlreiche etablierte Methoden Lipophilie Bestimmung1. Der standard “Shake-Kolben (SF)” Methode7und seine Variationen werden häufig eingesetzt, um LogP -Werte direkt zu messen, die in den meisten Fällen abhängig von UV-Vis Spektroskopie zur Quantifizierung. Der Hauptnachteil dieser klassischen SF-Methode ist die arbeitsintensive Natur. Darüber hinaus kann die Bildung von Emulsionen, speziell für hoch lipophilen Verbindungen8,9auftreten. Verschiedene Methoden wurden entwickelt, um solche Probleme, wie z. B. zu umgehen, indem Sie mittels Injektion-Flow-Analyse, Dialyse Schläuche etc.. 9,10. Allerdings ist keine dieser Methoden einfach oder leicht anwendbar in nicht spezialisierten Labors.
Es gibt auch viele indirekte Methoden zur Verfügung, wie z. B. potentiometrische Titration11, elektrophoretische Methoden12,13, RP-HPLC-basierte chromatographische Methoden, Masse-Massenspektrometrie-basierte Methoden14, usw.. Diese sind indirekte Methoden wie der LogP -Werte von Kalibrierkurven gewonnen werden. Unter diesen Verfahren hat die RP-HPLC-Methode verbreitet weil es benutzerfreundlich und zeitsparend ist. Dennoch seine Genauigkeit hängt die Ausbildung gesetzt, die zum Herstellen der Eichkurve verwendet, und die geschätzte Lipophilie richtet sich nach der Partition System verwendet13,15.
Es gibt eine Reihe von 1H NMR-basierte Methoden in der Literatur zur Bestimmung der Lipophilie beschrieben. Mo Et Al. entwickelte eine Methode zur Messung der LogP mit 1H NMR ohne deuterierte Lösungsmittel. Wasser und Oktanol als Partition Lösungsmittel, dienten als Referenzen für die Quantifizierung der gelöste Konzentration in jeder Phase16. Herth und Kollegen berichteten auch einen Ansatz, mit dem die Partition Experiment direkt in ein NMR-Röhrchen wo die NMR-Daten der unteren D2O wässrige Schicht gesammelt wurden vor und nach der Extraktion mit 1-Octanol aufgetreten, um die Verteilung zu erhalten Koeffizient17. Darüber hinaus ausgebeutet Soulsby Et Al. 1H NMR als Analysetool bestimmen die Amplitude der Signale mittels vollständige Reduktion Amplituden-Frequenz-Tabelle-Software. Das Verhältnis der Amplituden in beiden Schichten führte zu der gemessenen Partition Coefficient18. Diese Methoden sind relativ einfach zu verwenden, sondern erfordern häufig die Kalibrierung des selektiven Pulse und Leistungsstufen oder die Verwendung von gradient Pulse signal Selektivität zu gewährleisten geeignete Lösungsmittel Unterdrückung geprägt.
Berechneten LogP (ClogP) Werte für Verbindungen erhalten Sie ebenfalls. Verschiedene Berechnungsmethoden und kommerziell verfügbare Software stehen zur Verfügung. Diese verstopfenP -Werte sind in der pharmazeutischen Industrie gebräuchlich, bei der großen Anzahl von Wirkstoffmolekülen Bewertung. Große Fehler von ClogP -Werte sind jedoch nicht ungewöhnlich,19,20.
Die Anforderungen der UV-Aktivität für die Analyse der Konzentration und die Einrichtung von Kalibrierkurven für LogP Berechnung behindern Forschung Fortschritte auf diesem Gebiet. Dies gilt insbesondere für UV-aktive aliphatischen Verbindungen. Fluorierten aliphatischen Moieties geworden in den letzten Jahren zunehmend attraktiver für Wirkstoff-Design und ihr Einfluss auf die allgemeine Lipophilie der Verbindung ist ein Forschungsthema in unserer Gruppe21. Darüber hinaus ist 19F einen hochsensiblen NMR-aktiven Kern, 19F NMR ein nützliches Werkzeug für die Analyse von fluorierten Verbindungen machen. Es hat auch eine größere chemische Verschiebung Reichweite im Vergleich zu 1H. Daher lohnt es sich, eine einfache Methode für LogP -Ermittlung des UV-aktive fluorierten Verbindungen von 19F-NMR-Spektroskopie zu entwickeln. Daher ist das übergeordnete Ziel dieser Methode praktisch Lipophilie Bestimmung von fluorierten Verbindungen zu erreichen.
Das Grundprinzip unserer 19F NMR-basierte Methode ist einen Verbindung in die Partition Experiment (Abbildung 1)21fluorierten Verweis hinzufügen. Zwischen Wasser und n– Oktanol sind zusammengesetzte X- und Referenz zusammengesetzten (Ref) aufgeteilt. Nach Äquilibrierung, eine Aliquote aus jeder Phase ist ein NMR-Röhrchen berücksichtigt, und 19F NMR-Experimente sind auf beide NMR-Proben laufen. Die Intensität der Fluor-Peaks ist proportional zur Konzentration (C) und die Anzahl der Fluoratome (n) der Verbindungen zu verstärken. Integrale Verhältnisse zwischen zusammengesetzten X und Ref erhalten Sie für beide Phasen. Das Verhältnis in n– Oktanol Schicht ist definiert als ρoctund ρAq für Wasserschicht (GL. 1). Das Verhältnis von ρ Werten entspricht das Verhältnis der Partition Koeffizienten (P) der Verbindung X und Ref (GL. 2). Dies führt zu der letzten Gleichung (GL. 4) für LogP Messung der Verbindung X. Daher, um festzustellen, LogP -Wert von einem unbekannten Verbindung X, nur Integration Verhältnisse (ρoct und ρAq) in beide Schichten benötigt man an 19F NMR gemessen werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das Protokoll in der Zeitung beschrieben ist eine einfache Methode für LogP Messung von fluorierten Verbindungen. Diese Methode gilt für fluorierte Verbindungen mit einem LogP -Wert von-3 bis 3. Für mehr hydrophil (logP <-3) oder lipophile Verbindungen (LogP > 3), diese Methode kann weiterhin verwendet werden, sondern erfordert viel NMR-Experiment länger als erweiterte Anzahl von transienten erforderlich sind, um ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu erhalten. Daher ist dies eine …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Forschung ist als Teil des EPSRC EP/K016938/1 und EP/P019943/1 (ZW, HRF) Zuschüsse und des Schiedsspruchs EPSRC/AstraZeneca Fall Konvertierung (BFJ) finanziert. Der University of Southampton ist für zusätzliche Unterstützung gedankt. Die EPSRC wird weiter für einen Kern Fähigkeit Zuschuss EP/K039466/1 gedankt.
Materials
| 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 |
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