Name: a new straightforward method for lipophilicity (logp) measurement using 19f nmr spectroscopy
Uploaded: 2019-01-30T13:30:00
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Cette recherche est financée comme partie de EPSRC accorde EP/K016938/1 et EP/P019943/1 (ZW, HRF) et d’un prix de conversion de cas EPSRC/AstraZeneca (MJ). L’Université de Southampton est remerciée pour un soutien supplémentaire. L’EPSRC est remercié en outre une subvention de capacité de noyau EP/K039466/1.

1. partitionnement
<ol><li>Ajouter 4,4,4-trifluorobutan-1-ol (composé X, ca. 6,0 mg) et 2,2,2-trifluoroéthanol (référence composé, env. 3,0 mg) dans une fiole en forme de poire de 10 mL, dissoudre dans le n- octanol (qualité HPLC, ca. 2 mL) et ajouter de l’eau (qualité CLHP, ca. 2 mL). Remarque : Cette expérience est exécutée en trois exemplaires. Composé solubilité dans l’eau et le n- octanol doit être vérifiée. La quantité du composé utilisé pour la partition doit être exa...

<ol>
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Le protocole décrit dans le livre est une méthode simple pour logP mesure de composés fluorés. Cette méthode est applicable aux composés fluorés avec un logP valeur de -3 à 3. Pour en savoir plus hydrophile (logP < -3) ou composés lipophiles (logP > 3), cette méthode peut encore être utilisée mais il faudra beaucoup plus longtemps d’expérience NMR comme grand nombre de transitoires est nécessaires pour obtenir un bon rapport signal sur bruit. Par conséquent, il s’agi...

Lipophilie est un paramètre clé physico-chimiques des molécules médicamenteuses qui influe sur les propriétés des candidats-médicaments dans de nombreux aspects, y compris la solubilité de la drogue, la biodisponibilité et la toxicité1. Lipophilie est mesuré comme le logarithme (logP) du rapport des concentrations composés après le partitionnement entre n-octanol et l’eau. Plages de lipophilie optimal ont été proposées, basées sur des données statistiques des médicaments administrés par voie orale, dont la « règle de 5'' de Lipinski est le plus célèbre exemple2,3. En effet, contrôlant la lipophilie s’avéré indispensable pour améliorer la perspective de candidats-médicaments. Affinité de liaison de drogue a augmenté de lipophilie élevée a été identifié comme l’un des principaux problèmes dans les projets de découverte de médicaments au cours des dernières décennies, conduisant à une usure accrue des taux3. Par conséquent, il a été suggéré que le développement de médicaments réussie est associé à garder la lipophilie moléculaire des candidats médicaments dans des limites optimales au cours de l’affinité optimisation processus3,4. À cet égard, les nouveaux concepts (comme les indices d’efficacité lipophiles) ont été introduites5,6.
Il est donc très important de mesurer précisément la lipophilie pendant le processus de développement de médicaments. En outre, la disponibilité des méthodes simples pour la mesure de la lipophilie est en demande comme recherche fondamentale vise à identifier des solutions pour connecterP modulation. Actuellement, nombreuses méthodes établies sont accessibles pour la lipophilie dosage1. La méthode standard « shake-fiole (SF) »7et ses variations sont couramment employées pour mesurer des valeurs de logP directement, qui, dans la plupart des cas, dépendent de la spectroscopie UV-Vis pour la quantification. Le principal inconvénient de cette méthode classique de la SF est son caractère fastidieux. En outre, la formation d’émulsions peut-être survenir, en particulier pour les composés lipophiles hautement8,9. Plusieurs méthodes ont été développées pour contourner ces problèmes, comme en utilisant l’analyse par injection de flux, tube à dialyse, etc.. 9,10. Toutefois, aucune de ces méthodes sont simples ou facilement applicable dans les laboratoires non spécialisés.
Il y a également plusieurs méthodes indirectes utilisables, tels que le titrage potentiométrique11, méthodes électrophorétiques12,13, RP-HPLC-basé des méthodes chromatographiques, méthodes basées sur la spectrométrie de masse14, etc.. Ce sont des méthodes indirectes, comme les valeurs de logP sont obtenues par les courbes d’étalonnage. Parmi ces méthodes, la méthode CLHP-pi a été largement utilisée car il est facile à utiliser et gagner du temps. Néanmoins, sa précision dépend de l’ensemble d’apprentissage utilisée pour établir la courbe d’étalonnage et la lipophilie estimée dépend de la partition système utilisé13,15.
Il y a un certain nombre de méthodes RMN H 1rapportées dans la littérature pour la détermination du caractère lipophile. Mo et coll. mis au point une méthode de mesure avec 1H RMN sans solvants deutérés le logP . L’eau et l’octanol, comme les solvants de la partition, ont été utilisés comme références pour la quantification de la concentration en soluté dans chaque phase16. Herth et ses collègues a également signalé une approche, par lequel l’expérience de la partition est produite directement dans un tube de NMR, où les données de la RMN de la couche inférieure D2O aqueuse ont été prélevées avant et après l’extraction avec 1-octanol, afin d’obtenir la distribution 17de coefficient. En outre, Soulsby et coll. exploités 1H RMN comme un outil d’analyse, de déterminer l’amplitude des signaux à l’aide de réduction complète au logiciel de table amplitude / fréquence. Le rapport des amplitudes en deux couches a conduit à la partition mesurée coefficient18. Ces méthodes sont relativement simples à utiliser, mais nécessitent souvent l’étalonnage des impulsions sélectives et niveaux de puissance ou l’utilisation d’en forme d’impulsions dégradées pour assurer la répression solvant appropriée et de sélectivité du signal.
Les valeurs deP (sabotP) calculée pour les composés peuvent aussi être obtenues. Plusieurs méthodes de calcul et logiciel disponible dans le commerce sont disponibles. Ces valeurs de sabotP sont utilisés couramment dans l’industrie pharmaceutique lors de l’évaluation d’un grand nombre de molécules de médicaments. Cependant, des erreurs importantes de sabotP valeurs ne sont pas rare19,20.
Les exigences de l’UV-activité d’analyse de la concentration et l’établissement des courbes d’étalonnage pour le calcul de logP entravent les progrès de la recherche dans ce domaine. En particulier, c’est le cas pour les composés aliphatiques non-UV-actifs. Moitiés aliphatiques fluorés sont devenus plus en plus attrayantes pour la conception de médicaments au cours des dernières années, et leur influence sur la lipophilie globale du composé est un sujet de recherche dans notre groupe21. En outre, 19F est un noyau de NMR actifs hautement sensible, faisant 19F RMN un outil utile pour l’analyse des composés fluorés. Il a également une plus grande portée de déplacement chimique par rapport à celle de 1H. Il est donc utile de développer une méthode simple pour logP détermination de composés fluorés non UV-actifs par RMN du 19F. L’objectif général de cette méthode est donc, pour atteindre la détermination pratique lipophilie de composés fluorés.
Le principe-clé de nos 19méthode basée sur la RMN F consiste à ajouter une référence de fluorés composée présent dans la partition expérience (Figure 1)21. Composé X et composé de référence (réf) sont répartis entre l’eau et le n- octanol. Après équilibration, une partie aliquote de chaque phase est prise dans un tube de NMR, et des expériences de RMN F 19sont exécutées sur les deux échantillons de NMR. L’intensité des pics de fluor est proportionnelle au composé concentration (C) et le nombre d’atomes de fluor (n) des composés. Entre le composé X et ref, les ratios intégrale peuvent être obtenus pour les deux phases. Le ratio de n- octanol couche désigne ρoctet ρaq pour la couche d’eau (EQ. 1). Le rapport des valeurs ρ est égal au rapport des coefficients de partage (P) du composé X et ref (EQ. 2). Cela conduit à l’équation finale (EQ 4) pour logP mesure du composé X. Donc, afin de déterminer la valeur de logP d’un composé inconnu X, seulement des rapports de l’intégration (ρoct et ρaq) dans les deux couches sont nécessaires pour être mesurées par 19F RMN.

<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

La fluoration est devenu un outil efficace pour optimiser les propriétés physico-chimiques des composés bioactifs. Une des applications d’introduction de fluor est de moduler la lipophilie du composé. Dans notre groupe, nous nous intéressons à l’étude de l’impact de la fluoration sur lipophilie de fluorohydrins aliphatiques et hydrates de carbone fluoré. Ce ne sont pas UV-active, ce qui entraîne une détermination de lipophilie difficile. Nous présentons ici une méthode simple pour la mesure de la lipophilie de composés fluorés par RMN du 19F. Cette méthode ne nécessite aucun UV-activité. Masse de soluté précise, volume de solvant et aliquot doivent également pas être mesuré. En utilisant cette méthode, nous avons mesuré le lipophilicities d’un grand nombre des alcanols fluorés et des glucides.

Deux ensembles de données des expériences de contrôle sont indiquées dans la Figure 221. En utilisant 2,2,2-trifluoroéthanol comme composé de référence, logP valeurs ont été obtenues pour le 2-fluoroéthanol et 3,3,3,2,2-pentafluoropropanol-0,75 et +1.20, respectivement (Figure 2 a). Par la suite, la lipophilie du 2-fluoroéthanol a été déterminée à nouveau mais avec 3,3,3,2,2-penta...

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

Un roman et une simple variante de la méthode de shake-flacon a été développé pour la mesure précise lipophilie de composés fluorés par 19F RMN.

Une nouvelle méthode simple pour la mesure de lipophilie (logP) à l’aide de 19F-RMN

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

Nous avons développé une méthode simple pour la mesure de lipophilicity des composés frénétiques utilisant le NMR de fluor qui est âcre assez pour reproduire nous mesurons de petites différences dans la lipophilicité. Cette méthode peut être utilisée pour étudier systématiquement l’impact de la formation de composés organiques sur les changements résolus de lipophilicité changeante, qui est d’intérêt dans la chimie médicinale générale. Les avantages de cette méthode incluent que les composés n’ont pas besoin d’être réactifs, et ils n’ont pas besoin d’être complètement purs.Il n’est pas nécessaire de mesurer la masse ou les volumes exacts, et il n’est pas nécessaire d’établir des courbes d’étalonnage. Un composé de référence approprié doit être choisi, et la contamination croisée de l’aliquot doit être évitée pendant la phase d’échantillonnage. Dans cette vidéo, nous démontrerons les compétences pratiques appropriées pour l’échantillonnage, l’étanchéité des tubes NMR et l’utilisation correcte du logiciel NMR pour le traitement des données.Ajouter 6,0 milligrammes de composé X et 3,0 milligrammes du composé de référence à un flacon en forme de poire de 10 millilitres. Dissoudre les composés dans environ deux millilitres de hplc-grade n-Octanol, et ajouter deux millilitres d’eau de qualité HPLC. Placez les flacons à l’intérieur d’un réceptacle à température contrôlée au-dessus d’une plaque de remue-remuer et connectez-vous à un refroidisseur recirculant.Remuer le mélange biphasique à 25 degrés Celsius pendant deux heures, avec une vitesse d’agitation fixée à 600 RPM. Equilibrer le mélange à 25 degrés Celsius pendant la nuit pour permettre une séparation complète de la phase. Fixer le flacon sur un support de riposte avec une pince.Prenez un aliquot d’environ 0,70 à 0,85 millilitres des couches d’eau et de n-Octanol en utilisant des seringues en plastique jetables d’un millilitre avec de longues aiguilles. Pour prendre l’aliquot d’eau, dessiner environ 0,02 millilitres d’air dans la seringue avant de mettre l’aiguille dans le mélange. Tout en déplaçant l’aiguille à travers la couche supérieure n-Octanol dans la couche d’eau, poussez doucement l’air pour empêcher la solution n-Octanol d’entrer dans l’aiguille.Retirer la longue aiguille du mélange. Jetez une petite quantité d’échantillon d’eau, laissant environ 0,6 millilitres d’échantillon laissé dans la seringue. Essuyez soigneusement l’aiguille avec du tissu sec et injectez environ 0,5 millilitres de l’échantillon d’eau dans un tube NMR propre.Fermez rapidement le tube NMR avec un bouchon. Pour l’échantillon n-Octanol, retirez la longue aiguille de la couche n-Octanol. Jetez une petite quantité d’échantillon de n-Octanol, laissant environ 0,6 millilitres d’échantillon laissé dans la seringue.Après avoir soigneusement essuyé l’aiguille avec du tissu sec, injecter environ 0,5 millilitres de l’échantillon n-Octanol dans un tube NMR propre. Fermez rapidement le tube NMR avec un bouchon. Inspectez visuellement les échantillons de n-Octanol et d’eau pour déceiller toute contamination de l’autre phase.À chaque tube NMR, ajouter 0,1 millilitres d’un solvant NMR déréflé qui est miscible avec n-Octanol et de l’eau, pour permettre le verrouillage du signal lors de l’acquisition de NMR. Pour les composés à faibles points d’ébullition, sceller les tubes NMR à l’aide d’un chalumeau, et après refroidissement inverser le tube pour vérifier les fuites. Inversez soigneusement les tubes NMR scellés ou non scellés 20 fois pour obtenir une solution homogène pour les expériences F19 NMR.Exécuter des expériences de NMR au fluor découplé par proton pour identifier les changements chimiques du composé X et du composé de référence dans les échantillons de N-Octanol et de NMR d’eau. Utilisez les paramètres NMR standard listés dans le protocole texte. Mesurez le temps de relaxation en treillis spin, ou T1, pour les noyaux de fluor diagnostique en utilisant une séquence de récupération de l’inversion.Évaluer le niveau de temps de retard d’impulsion approprié à partir des valeurs T1 obtenues pour une intégration quantitative précise de la NMR. Exécutez un spectre F19 H1 rapide pour configurer les paramètres initiaux. Mesurez la largeur d’impulsion de 90 degrés, puis définissez le paramètre de l’expérience de mesure T1 et exécutez l’expérience de mesure T1 à l’aide d’une séquence de récupération de l’inversion.Exécutez à nouveau des expériences de NMR fluorée découplées par proton avec des paramètres ajustés. Réglez D1 et centrez le point de compensation de fréquence entre les deux signaux diagnostiques de fluor de sorte que les deux noyaux puissent être également excités. En outre, réglez la largeur spectrale comme 300 PPM, et réglez le nombre de transitoires à 64.Ajustez ces valeurs si un rapport signal-bruit plus élevé est nécessaire. Traitez les données obtenues à l’aide de l’ACD NMR Processor Academic Edition ou d’un autre logiciel de traitement NMR personnalisé. Ouvrez le fichier de données NMR.Ensuite, ouvrez le dossier pdata, suivi du dossier 1. Supprimez le fichier 1r. Retournez dans le fichier de données NMR et faites glisser le fichier FID dans la fenêtre processeur NMR ACD.Cliquez sur le bouton de fonction fenêtre, sélectionnez exponentielle, définir la ligne élargissant la valeur comme deux, et cliquez sur le bouton correct. Maintenant, cliquez sur le bouton de remplissage zéro, augmenter le nombre de points à quatre fois de son nombre de points d’origine en cliquant sur un petit bouton à côté du nombre, et cliquez sur le bouton correct. Sélectionnez le bouton de transformation fourier.Ensuite, cliquez sur le bouton de phase, puis cliquez sur le bouton de suppression progressive de la souris. Cliquez et maintenez le bouton de la souris gauche, et procédez à déplacer la souris vers l’avant ou vers l’arrière jusqu’à ce que le pic majeur du spectre soit correctement progressivement. Maintenant, cliquez et maintenez le bouton de la souris droite et déplacez la souris vers l’avant ou vers l’arrière jusqu’à ce que les autres sommets du spectre soient correctement mis en œuvre.Ensuite, dé-cliquez sur le bouton de suppression progressive de la souris et zoomez sur la zone spectrale avec les pics de fluor. Cliquez sur réglage fin, effectuer la correction de phase si nécessaire comme décrit précédemment, puis cliquez sur le bouton de tique. Cliquez sur le bouton de base, puis sur le bouton options.Sélectionnez la moyenne du spectre pour les modèles automatiques, ajustez le nombre de points pour la demi-largeur de la boîte si nécessaire. Cliquez bien, auto, puis cliquez sur le bouton de tique. Ensuite, cliquez sur l’intégration, intégrer les pics de fluor diagnostique, et cliquez sur le bouton de tique.Enfin, obtenez les ratios d’intégration à partir d’échantillons n-Octanol et arrosez NMR et utilisez-les dans l’équation de calcul logP pour obtenir la valeur logP du composé X.Using 2, 2, 2-Trifluoroéthanol comme composé de référence, une valeur logP de 0,75 a été obtenue pour deux fluoroéthanol, et une valeur logP de positive 1,20 a été trouvée pour 3, 3, 3, 2, 2-pentafluoropropanol. Par la suite, la lipophilicité de deux fluoroéthanol a été déterminée encore, mais avec 3, 3, 3, 2, 2-pentafluoropropanol comme référence. La valeur mesurée du logP était de 0,76, ce qui n’avait qu’une différence de 0,01 unité logP par rapport à la valeur mesurée à l’aide du 2-2-2-trifluoroéthanol comme référence.De même, pour cis-2, 3-difluro-1, 4-butane-diol, la différence dans les valeurs de logP mesurées en utilisant deux fluoroéthanol et son trans-isomer sont très faibles. Cela démontre une bonne reproductibilité, et que la sélection du composé de référence n’a pas d’impact sur la mesure logP. D’autres exemples sélectionnés sont affichés ici.Tous ces composés allophatiques actifs non UV, des glucides fluorés aux fluorohydrines, peuvent être facilement mesurés avec cette méthode. D’autres méthodes proto NMR peuvent être utilisées si votre composé ne contient pas de fluor, et si le composé contient uv Chromofor, alors la mesure logP peut être effectuée en utilisant la quantification UV. La lipophilicité d’un large éventail de fluorohydrines actives non UV et de glucides déoxifluonated a été mesurée.La bibliothèque de données obtenue a été utilisée pour établir des tendances et des règles pour l’impact de la fluoration aliphatique sur la lipophilicité. L’octanol et l’eau présentent des risques minimes pour la sécurité. Bien sûr, les dangers qui sont mesurés et le composé de référence doivent toujours être pris en considération.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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