Name: a new straightforward method for lipophilicity (logp) measurement using 19f nmr spectroscopy
Uploaded: 2019-01-30T13:30:00
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这项研究的资金来自 epsrc 颁发的 ep/k0169381 和 ep/p0199199431 (zw, hrf) 和 epsrc/astreneca case 转换奖 (bfj)。感谢南安普顿大学的额外支持。还感谢 epsrc 的核心能力赠款 ep/k03946"。

1. 分区
<ol><li>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, ?...

<ol>
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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?...

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 19f 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 19f 核磁共振来测量这两个层的积分比 (oct和aq)。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>NMR (400 MHz) with Bruker 5 mm SEF probe</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>n/a</td>
			<td>AVIIIHD400</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NMR (400 MHz) with Bruker 5 mm SMART probe</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DrySyn Snowstorm reactor</td>
			<td>Asynt</td>
			<td>ADS13-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>recirculating chiller</td>
			<td>Asynt</td>
			<td>n/a</td>
			<td>model:Grant-LTC2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>magnetic stirplate</td>
			<td>Asynt</td>
			<td>ADS-HP-NT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ACD/NMR processor software</td>
			<td>ACD/Labs</td>
			<td>n/a</td>
			<td>ACD/NMR processor academic edition or ACD/Spectrus processor 2015</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a new straightforward method for lipophilicity (logp) measurement using 19f nmr spectroscopy

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。

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...

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A New Straightforward Method for Lipophilicity logP Measurement using 19F NMR Spectroscopy

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。

一种利用19f 核磁共振光谱测定脂质性 (日志 p) 的新方法

Fluorination has become an effective tool to optimize physicochemical properties of bioactive compounds. One of the applications of fluorine introduction ...

我们开发了一种使用氟 NMR 对狂热化合物进行嗜白测量的直接方法，这种方法非常可笑，足以重现我们测量的嗜白性差异很小。该方法可用于系统研究有机化合物的形成对解决的脂亲变化的影响，这在一般药用化学中是一种利应。这种方法的优点包括，化合物不必是反应性的，它们也不必是完全纯净的。无需测量精确质量或体积，也无需建立校准曲线。应选择适当的参考化合物，并在取样阶段避免等分物的交叉污染。在这段视频中，我们将展示适当的实际技能，用于采样、NMR 管密封和正确使用 NMR 软件进行数据处理。将 6.0 毫克化合物 X 和 3.0 毫克的参考化合物添加到 10 毫升梨形烧瓶中。将化合物溶解在大约两毫升的HPLC级n-Octanol中，并加入两毫升的HPLC级水。将烧瓶放在搅拌盘上方的温度控制容器内，然后连接到再循环的冷水机组。在 25 摄氏度下搅拌双相混合物两小时，搅拌速度设置为 600 RPM。在25摄氏度下一夜之间平衡混合物，允许完全相分离。用夹子将烧瓶固定到反驳支架上。使用带长针的一毫升一次性塑料注射器，从水和n-Octanol层中分得约0.70至0.85毫升的等分。对于水等分，在将针头放入混合物中之前，将大约 0.02 毫升的空气放入注射器中。将针头通过上 n-Octanol 层移动到水层时，轻轻推出空气以防止 n-Octanol 溶液进入针头。从混合物中取下长针。丢弃少量水样，将注射器中留下约 0.6 毫升的样品。小心地用干纸巾擦拭针头，将大约 0.5 毫升的水样注入干净的 NMR 管中。用盖子快速关闭 NMR 管。对于 n-Octanol 样品，从 n-Octanol 层中去除长针。丢弃少量 n-Octanol 样品，在注射器中留下大约 0.6 毫升的样品。在用干组织仔细擦拭针头后，将大约 0.5 毫升的 n-Octanol 样品注射到干净的 NMR 管中。用盖子快速关闭 NMR 管。目视检查 n-Octanol 和水样是否有来自其他阶段的污染。在每个 NMR 管上，加入 0.1 毫升的脱发 NMR 溶剂，该溶剂与 n-Octanol 和水一起可误读，以在 NMR 采集期间实现信号锁定。对于沸点低的化合物，使用吹风器密封 NMR 管，并在冷却后反转管以检查是否有任何泄漏。小心地反转密封或非密封的 NMR 管 20 次，以获得用于 F19 NMR 实验的均匀溶液。运行质子分离氟 NMR 实验，以识别化合物 X 和参考化合物在 n-Octanol 和水 NMR 样品中的化学移位。使用文本协议中列出的标准 NMR 参数设置。使用反转恢复序列测量旋转晶格松弛时间（T1）以诊断氟核。从获得的 T1 值测量适当的脉冲延迟时间水平，实现精确的定量 NMR 集成。运行快速 F19 H1 频谱以设置初始参数。测量 90 度脉冲宽度，然后设置 T1 测量实验的参数，并使用反转恢复序列运行 T1 测量实验。使用调整的参数设置再次运行质子分离氟 NMR 实验。设置 D1 并居中两个诊断氟信号之间的频率偏移点，以便两个核可以同样兴奋。此外，将光谱宽度设置为 300 PPM，并设置瞬变数为 64。如果需要更高的信噪比，请调整这些值。使用 ACD NMR 处理器学术版或其他自定义 NMR 处理软件处理获得的数据。打开 NMR 数据文件。然后，打开 pdata 文件夹，后跟文件夹 1。删除 1r 文件。返回到 NMR 数据文件，然后将 FID 文件拖动到 ACD NMR 处理器窗口中。单击窗口功能按钮，选择指数，将行扩大值设置为两个，然后单击"确定"按钮。现在，单击零填充按钮，通过单击数字旁边的小按钮，将点计数增加至其原始点计数的四倍，然后单击"确定"按钮。选择四位转换按钮。接下来，单击相位按钮，然后单击鼠标相位按钮。单击并按住鼠标左键，然后向前或向后移动鼠标，直到频谱的主要峰值被正确分段。现在，单击并按住鼠标右键，向前或向后移动鼠标，直到频谱的其他峰值正确分阶段。然后，取消单击鼠标相位按钮，并放大与氟峰值的光谱区域。单击微调，根据需要执行相位校正（如前面所述），然后单击刻度按钮。单击基线按钮，然后单击选项按钮。选择自动模型的频谱平均，根据需要调整箱半宽度的点数。单击"好"，自动单击，然后单击勾选按钮。接下来，单击集成，集成诊断氟峰值，然后单击刻度按钮。最后，从n-Octanol和水NPR样本中获取集成比，并在对数值计算方程中使用它们，获取化合物X的对数值。 2、2-三氟乙醇作为参考化合物，两种氟乙醇的对数值为0.75，3、3、3、2、2-五氟丙醇的对数值为正1.20。随后，再次确定了两种氟乙醇的嗜脂性，但以3、3、3、2、2-五氟丙丙醇为参考。测量的 logP 值为 0.76，与使用 2-2-2-三氟乙醇作为参考的值相比，只有 0.01 logP 单位的差异。同样，对于 cis-2、3-二氟-1、4-丁烷-二醇，使用两种氟乙醇及其转异构体测量的对数值的差异非常小。这显示了良好的可重复性，并且参考化合物的选择对 logP 测量没有影响。此处显示了其他选定的示例。所有这些非UV活性全氟化合物，从含氟碳水化合物，到氟氢素，都可以很容易地用这种方法测量。如果你的化合物不含氟，并且化合物含有紫外色度，则可以使用其他基于核磁共振的方法，然后可以使用紫外线定量进行 logP 测量。测量了多种非UV活性氟氢素和去氧化碳水化合物的嗜白性。获得的数据库用于建立脂肪氟化对嗜脂性的影响的趋势和规则。八角醇和水对安全危害最小。当然，应始终考虑所测量的危害和参考化合物。

Research

JoVE Journal

Chemistry

A New Straightforward Method for Lipophilicity (logP) Measurement using 19F NMR Spectroscopy

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

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Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

科研

化学

Dependence of Laser-induced Breakdown Spectroscopy Results on Pulse Energies and Timing Parameters Using Soil Simulants

对脉冲能量和时序参数使用土壤仿制品激光诱导击穿光谱结果依赖

The  dependence of some LIBS detection capabilities on lower pulse energies (&lt;100  mJ) and timing parameters were examined using synthetic silicate ...

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

使用Photoredox催化剂蠕虫状胶束的简便合成可见光介导的分散聚合

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

Spin Saturation Transfer Difference NMR (SSTD NMR): A New Tool to Obtain Kinetic Parameters of Chemical Exchange Processes

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自旋饱和转移差异核磁共振（NMR SSTD）：一种新的工具来获得化学交换过程的动力学参数

This detailed protocol describes the new Spin Saturation Transfer Difference Nuclear Magnetic Resonance protocol (SSTD NMR), recently developed in our ...

A Straightforward Method for Glucosinolate Extraction and Analysis with High-pressure Liquid Chromatography (HPLC)

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简捷方法对硫甙的提取与分析用高压液相色谱法（HPLC）

Glucosinolates are a well-studied and highly diverse class of natural plant compounds. They play important roles in plant resistance, rapeseed oil ...

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Fabrication and Testing of Photonic Thermometers

光子温度计的制作与测试

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being ...

Application and Methodology of the Non-destructive 19F Time-domain NMR Technique to Measure the Content in Fluorine-containing Drug Products

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Simultaneous Measurement of HDAC1 and HDAC6 Activity in HeLa Cells Using UHPLC-MS

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Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

电化学阻抗谱作为电化学速率常数估计的一种工具

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...