一种利用19f 核磁共振光谱测定脂质性 (日志 p) 的新方法

Summary

利用¹⁹f 核磁共振光谱法, 建立了一种新的、直接的振动瓶法的变化, 用于对氟化化合物进行准确的亲脂性测量。

Abstract

氟化物已成为优化生物活性化合物理化性质的有效工具。氟导入的应用之一是调节化合物的亲脂性。在我们的小组中, 我们感兴趣的研究氟对脂肪素氟水和氟化碳水化合物的亲脂性的影响。这些都不是 uv 活跃, 导致一个具有挑战性的亲脂性的决心。在这里, 我们提出了一个简单的方法来测量低氟化合物的亲脂性由¹⁹f 核磁共振光谱。这种方法不需要紫外线活性。也不需要测量精确的溶质、溶剂和体积。利用这种方法, 我们测量了大量含氟烷醇和碳水化合物的亲脂性。

Introduction

亲亲和性是药物分子的一个关键物理化学参数, 它影响着候选药物的特性, 包括药物的溶解度、生物利用度和毒性¹。以正辛醇与水分离后复合浓度比的对数 (logp) 来测定。根据口服药物的统计数据, 提出了最佳的亲脂性范围, 其中利明斯基的 “5 ‘ 规则” 是最著名的例子^2,3。事实上, 控制亲脂性已被证明是必不可少的, 以改善前景的药物候选人。在过去几十年中, 通过提高亲脂性增加药物结合亲和力已被确定为药物发现项目的主要问题之一, 导致自然减员率上升 3.因此, 有人认为, 在亲和力优化过程^3,4 期间, 成功的药物开发与将候选药物的分子亲脂性保持在最佳范围内有关。在这方面, 引入了^新的概念 (如亲脂性效率指数) 5、⁶。

因此, 准确地测量药物开发过程中的亲脂性是非常重要的。此外, 由于基本研究的目的是确定日志 p 调制的解决方案, 因此需要提供简单的亲脂性测量方法。目前, 许多既定的方法是可访问的亲脂性确定¹。标准的 “摇瓶 (sf)” 方法⁷及其变化通常用于直接测量日志p值, 在大多数情况下, 这取决于 uv-vis 光谱进行定量。这种经典 sf 方法的主要缺点是劳动密集型。此外, 乳状液的形成可能会发生, 特别是对于高亲脂性化合物^8,9。开发了几种方法来规避这些问题, 如使用流动注射分析、透析管等。⁹,¹⁰。然而, 这些方法都不简单, 也不容易在非专门实验室中适用。

还有许多间接方法可供使用, 如电位滴定法 11, 电泳法^12,13, rp-hplc 基色谱法, 基于质谱的方法¹⁴, 等。这些都是间接方法, 因为日志p值是通过校准曲线得到的。在这些方法中, rp-hplc 法由于用户友好、省时省力而得到了广泛的应用。然而, 它的准确性取决于用于建立校准曲线的训练集, 估计的亲脂性取决于使用的^{分区系统 13,15}。

文献中报道了许多基于¹h nmr 的亲脂性测定方法。mo等人提出了一种在不含溶剂的情况下使用¹h 核磁共振测量日志p的方法。水和辛醇作为分离溶剂, 被用作每^一期16期溶质浓度的定量依据。她和他的同事们还报告了一种方法, 即分离实验直接发生在核磁共振管中, 在用 1-辛醇提取之前和之后收集底层 d2o 水层的核磁共振数据, 以获得分布系数¹⁷。此外, soulsby 等人利用¹h 核磁共振作为分析工具, 通过对振幅频率表软件的完全还原来确定信号的振幅。两个层的振幅比导致测量的分配系数¹⁸。这些方法使用起来相对简单, 但通常需要校准选择性脉冲和功率水平, 或使用形状梯度脉冲, 以确保适当的溶剂抑制和信号选择性。

还可以得到化合物的计算日志p (堵塞p) 值。有几种计算方法和商业上可用的软件。在评估大量药物分子时, 制药行业通常使用这种堵塞 p 值。但是, 来自堵塞p 值的大错误并不少见 19,²⁰。

紫外活性对浓度分析的要求和测井 p 计算校准曲线的建立阻碍了该领域的研究进展。特别是非 uv 活性脂肪族化合物的情况就是如此。近年来, 含氟脂肪分子对药物设计的吸引力越来越大, 它们对化合物整体亲脂性的影响是我们²¹组的一个研究课题。此外, ¹⁹f 是一种高度敏感的 nmr 活性核, 使¹⁹f 核磁共振成为分析氟化化合物的有用工具。与^1h相比, 它的化学移位范围也更大。因此, 用¹⁹f 核磁共振光谱法测定非 uv 活性氟化化合物的日志p是值得的。因此, 该方法的总体目标是实现氟化合物的方便亲脂性测定。

我们^{的 19}f nmr 方法的关键原理是在分区实验中添加含氟参考化合物 (图 1)²¹。复合 x 和参考化合物 (ref) 在水和n-辛醇之间进行划分。平衡后, 将每个阶段的一个化名放入核磁共振管中, 并在两个核磁共振样品上进行¹⁹例 f 核磁共振实验。氟峰的强度与化合物浓度 (c) 和化合物的氟原子 (n) 的数量成正比。在化合物 x 和 ref 之间, 可以得到两个阶段的积分比。n-辛醇层的比例被定义为水层的和 (eq.1)。* 值的比率等于化合物 x 和 ref (eq. 2) 的分区系数 (p) 的比率。这就引出了化合物 x 的日志p测量的最终方程 (eq. 4)。因此, 为了确定未知化合物 x 的日志p值, 只需^{用 19}f 核磁共振来测量这两个层的积分比 (_oct和_aq)。

Protocol

1. 分区 加入 4, 4, 4-三氟丁胺-1-醇 (化合物 x, 约6.0 毫克) 和 2, 2, 2-三氟乙醇 (参考化合物, 约3.0 毫克) 到10毫升梨形烧瓶, 溶于 n-辛醇 (hplc 级, 约2毫升), 并加水 (hplc 级, 约2毫升)。注意: 本实验一式三份。必须检查水中的复合溶解度和n-辛醇。必须仔细考虑用于分区的化合物的数量, 以避免化合物在任何一层中的饱和度过高。还必须考虑化合物 x 和参考化合物 ref 之间的质量比, ?…

Representative Results

图 221 显示了两组作为控制实验的数据。以 2, 2, 2-三氟乙醇为参考化合物, 分别得到了 2-氟乙醇和 3, 3, 3、2、2-五氟丙醇的日志p值-0.75 和 + 1.20 (图 2a)。随后, 再次测定了 2-氟乙醇的亲脂性, 但以 3, 3, 3, 2, 2-五氟丙醇为参考 (使用其先前的实验测量日志值p + 1.20)。测井p值为-0.76, 与 2, 2, 2-三氟乙…

Discussion

本文描述的协议是一种简单的含氟化合物日志 p测量方法。该方法适用于日志p值为-3 ~ 3 的氟化化合物。对于更多的亲水性 (logp < -3) 或亲脂性化合物 (logp > 3), 这种方法仍然可以使用, 但需要更长的核磁共振实验时间, 因为需要更多的瞬态来获得良好的信噪比。因此, 这是方法的限制。只要满足定量积分的条件 (核磁共振参数设置和足够的信噪比), 就不需要核磁共振光谱仪?…

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