Новый простой метод для измерения липофильностью (logP) с помощью 19F NMR спектроскопия
Summary
Роман и простой вариант метода встряхивания полной колбы был разработан для измерения точные липофильностью фторсодержащих соединений 19F ЯМР спектроскопии.
Abstract
Фторирование стал эффективным инструментом для оптимизации физико-химических свойств биологически активных соединений. Одним из применений фтора введение является модулировать липофильностью соединения. В нашей группе мы заинтересованы в изучении влияния фторирования на липофильностью алифатические fluorohydrins и фторированных углеводов. Это не УФ активность, что приводит к сложным определение липофильностью. Здесь мы представляем простой метод для измерения липофильностью фторсодержащих соединений по 19F ЯМР спектроскопии. Этот метод требует не УФ активности. Точная масса вещества, объем растворителя и аликвота также не обязаны быть измерена. С помощью этого метода, мы измерили lipophilicities большое количество фторсодержащих alkanols и углеводов.
Introduction
Липофильностью является ключевым параметром физико-химических молекул наркотиков который влияет на свойства наркотиков кандидатов во многих аспектах, включая наркотиков растворимость, биодоступность и токсичности1. Липофильностью измеряется как логарифм (logP) коэффициента смеси концентрации после разделения между n октанола и воды. Были предложены оптимальные липофильностью диапазоны на основании статистических данных перорального наркотиков, из которых Липинский в «правило 5” является наиболее известный пример2,3. Действительно контролируя липофильностью показал важное значение для улучшения перспектив наркотиков кандидатов. Увеличивая повышенных липофильностью сродство наркотиков была обнаружена как одной из основных проблем в проектах обнаружения наркотиков в течение последних нескольких десятилетий, приводит к увеличению истощение ставки3. Таким образом было высказано предположение о том, что успешный наркотиков развитие связано с сохранением молекулярных липофильностью наркотиков кандидатов в рамках оптимального границ во время близости оптимизации процесса3,4. В этой связи новых концепций (например, показатели эффективности липофильных) были введены5,6.
Таким образом, это большое значение для точного измерения липофильностью во время процесса разработки препарата. Кроме того, наличие простых методов для измерения липофильностью востребована как фундаментальных исследований стремится определить решения для журналаP модуляции. В настоящее время многочисленные установленные методы доступны для липофильностью определения1. Метод стандартного «встряхивания полной колбы (SF)»7и его вариации обычно используются для измерения значения logP непосредственно, которые в большинстве случаев зависят спектроскопия UV-Vis для количественной оценки. Основной недостаток этого метода классический SF является его трудоемкий характер. Кроме того образование эмульсий может произойти, особенно для очень липофильных соединений8,9. Несколько методов были разработаны обойти такие вопросы, как с помощью анализа потоков инъекций, диализ трубы, и т.д. 9,10. Однако ни один из этих методов являются простым и легко применимым в неспециализированных лабораториях.
Есть также много косвенных методов, доступных для использования, например потенциометрического титрования11, электрофоретические методы12,13, основанные на RP-ВЭЖХ Хроматографические методы, методы, основанные на масс спектрометрии14, др. Это косвенные методы, как журналP значения получаются путем калибровочных кривых. Среди этих методов RP-ВЭЖХ метод широко используется потому, что это удобный и экономии времени. Тем не менее ее точность зависит от обучающего набора, используемый для установления калибровочной кривой, и оценкам липофильностью зависит от раздела система используется13,15.
Существует ряд 1H ЯМР-методов на основе сообщили в литературе для определения липофильностью. Mo et al. разработал метод измерения журналаP 1H ЯМР без транс растворителей. Воде и октаноле, как раздел растворители, были использованы как ссылки для количественного определения концентрации примеси в каждой фазе16. Подход, в котором раздел эксперимент произошло непосредственно в NMR трубки, где были собраны данные ЯМР нижней D2O водного слоя до и после экстракции с 1-октанол, для получения распределения сообщили также Херц и коллег Коэффициент17. Кроме того Соулзби et al. эксплуатации 1H ЯМР как инструмента анализа, определяя амплитуду сигналов с помощью полное сокращение амплитудно частотной таблицы программного обеспечения. Отношение амплитуды в обоих слоях, привело к измеренной раздела коэффициент18. Эти методы являются относительно легко использовать, но часто требуют калибровки селективного импульсов и уровни мощности или использование формы градиента импульсов для обеспечения соответствующего растворителя подавления и сигнал избирательности.
Также можно получить значения вычисляемого logP (забиваютP) для соединения. Доступно несколько методов расчета и коммерчески доступное программное обеспечение. Такие забиваютP значения обычно используются в фармацевтической промышленности, при оценке большое количество наркотиков молекул. Однако большие ошибки от засоритьP значения не являются редкостью в19,20.
Требования УФ деятельности для анализа концентрации и создание калибровочных кривых для расчета журналаP препятствуют прогрессу научных исследований в этой области. В частности это касается УФ активность алифатических соединений. Фторированные алифатических постановление становятся все более привлекательными для конструкции снадобья в последние годы, и их влияние на общую липофильностью комплекса является темой исследований в нашей группы21. Кроме того, 19F является весьма деликатным ЯМР активные ядра, делая 19F ЯМР является полезным инструментом для анализа фторированные соединения. Она также имеет больший диапазон химический сдвиг по сравнению с 1ч. Таким образом целесообразно разработать простой метод для журналаP определение УФ активность фторсодержащих соединений методом 19F ЯМР спектроскопии. Таким образом общая цель этого метода является достижение удобно липофильностью определение фторсодержащих соединений.
Ключевой принцип нашей 19F ЯМР-метод является добавление ссылки фторированные соединения в эксперименте (рис. 1) раздела21. Справочник составные (БС) и составные X секционируются между водой и n– октанол. После equilibrating, Алиготе от каждой фазы взят в трубу ЯМР и 19F ЯМР эксперименты выполняются на обоих образцах ЯМР. Интенсивности пиков фтора пропорциональна концентрации (C) и количество атомов фтора (n) соединений. Между составные X и ref неотъемлемой соотношения могут быть получены для обоих этапов. Соотношение в n– октанол слоя определяется как ρoctи ρaq для слоя воды (уравнение 1). Соотношение значений ρ равно соотношение коэффициентов (P) соединение X и ref (уравнение 2). Это приводит к окончательной уравнение (экв. 4) для журналаP измерение составных X. Таким образом для того чтобы определить журнала значениеP неизвестное соединение x, только интеграции коэффициенты (ρoct и ρaq) в обоих слоёв необходимо быть измерено 19F ЯМР.
Protocol
Representative Results
Discussion
Протокол, описанный в документе является простой метод для журналаP измерения фторсодержащих соединений. Этот метод применим к фторированные соединения с журналомP значение от -3 до 3. Для более гидрофильные (входP < -3) или липофильных соединений (logP > 3), этот метод можно…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование финансируется как частью EPSRC предоставляет EP/K016938/1 и EP/P019943/1 (ZW, HRF) и арбитражного дела EPSRC/AstraZeneca преобразования (BFJ). Саутгемптонский университет поблагодарил за дополнительной поддержкой. EPSRC далее поблагодарил за основные возможности Грант EP/K039466/1.
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 |
References
- 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).
- 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).
- Leeson, P. D., Springthorpe, B. The influence of drug-like concepts on decision-making in medicinal chemistry. Nature Reviews Drug Discovery. 6, 881 (2007).
- 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).
- Tarcsay, A., Nyiri, K., Keseru, G. M. Impact of Lipophilic Efficiency on Compound Quality. Journal of Medicinal Chemistry. 55 (3), 1252-1260 (2012).
- Tarcsay, &. #. 1. 9. 3. ;., Keserű, G. M. Contributions of Molecular Properties to Drug Promiscuity. Journal of Medicinal Chemistry. 56 (5), 1789-1795 (2013).
- . . OECD Guidelines for Testing of Chemicals. , (1992).
- 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).
- Andersson, J. T., Schräder, W. A Method for Measuring 1-Octanol−Water Partition Coefficients. Analytical Chemistry. 71 (16), 3610-3614 (1999).
- 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).
- 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).
- Poole, S. K., Poole, C. F. Separation methods for estimating octanol-water partition coefficients. Journal of Chromatography B. 797 (1), 3-19 (2003).
- Ishihama, Y., Oda, Y., Uchikawa, K., Asakawa, N. Evaluation of Solute Hydrophobicity by Microemulsion Electrokinetic Chromatography. Analytical Chemistry. 67 (9), 1588-1595 (1995).
- 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).
- Kaliszan, R. Quantitative structure-retention relationships. Analytical Chemistry. 64 (11), 619A-631A (1992).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Waring, M. J. Lipophilicity in drug discovery. Expert Opinion on Drug Discovery. 5 (3), 235-248 (2010).
- 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).
- Derome, A. E. . Modern NMR Techniques for Chemistry Research. , (1997).
- Claridge, T. . High-Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry. , (1999).
- 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).
- 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).
- Hansch, C., Leo, A. . Substituent constants for correlation analysis in chemistry and biology. , (1979).
- 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).
- Leo, A., Hansch, C., Elkins, D. Partition coefficients and their uses. Chemical Reviews. 71 (6), 525-616 (1971).
- 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).
- 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).
