Name: a new straightforward method for lipophilicity (logp) measurement using 19f nmr spectroscopy
Uploaded: 2019-01-30T13:30:00
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Questa ricerca è finanziata come parte della EPSRC concede EP/K016938/1 ed EP/P019943/1 (ZW, HRF) e di un premio di conversione caso EPSRC/AstraZeneca (BFJ). L'Università di Southampton è ringraziato per ulteriore supporto. Il EPSRC ulteriormente è ringraziato per una sovvenzione di capacità core EP/K039466/1.

1. partizionamento
<ol><li>Aggiungi 4,4,4-trifluorobutan-1-olo (composto X, ca. 6,0 mg) e 2,2,2-trifluoroetanolo (riferimento composto, ca. 3,0 mg) in un pallone a forma di pera di 10 mL, sciogliere in n- ottanolo (grado HPLC, ca. 2 mL) e aggiungere acqua (grado HPLC, ca. 2 mL). Nota: Questo esperimento viene eseguito in triplice copia. Composto solubilità in acqua e n- ottanolo devono essere controllati. La quantità del composto utilizzato per partizione dovrà essere considerata con attenzione ...

<ol>
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Il protocollo descritto nel libro è un metodo semplice per logP misura di composti fluorurati. Questo metodo è applicabile ai composti fluorurati con un valoreP log da -3 a 3. Per saperne di più idrofila (logP < -3) o lipofile (logP > 3), questo metodo può essere ancora utilizzato, ma richiederà molto più tempo di esperimento NMR come esteso numero di transitori è necessari per ottenere un buon rapporto segnale-rumore. Quindi, si tratta di una limitazione del metodo. Non c'è ne...

Liposolubilità è un parametro chiave fisico-chimico delle molecole di farmaco che influenza le proprietà di candidati farmaci in molti aspetti, compresa la droga solubilità, biodisponibilità e tossicità1. Liposolubilità è misurata come il logaritmo (logP) del rapporto delle concentrazioni di composti dopo il partizionamento tra n-ottanolo e acqua. Gamme di lipofilia ottimale sono state proposte sulla base dei dati statistici di farmaci somministrati per via orale, di cui la "regola dei 5 ' di Lipinski è il più famoso esempio2,3. Infatti, controllando la lipofilia è indicato per essere essenziale per migliorare la prospettiva di candidati farmaci. Aumentando l'affinità di legame del farmaco di elevata lipofilia è stato identificato come uno dei principali problemi in progetti di drug discovery durante le decadi ultime, a maggiore attrito tariffe3. Di conseguenza, è stato suggerito che lo sviluppo di farmaci di successo è associato con mantenendo la lipofilia molecolare di farmaci candidati entro limiti ottimali durante l'affinità ottimizzazione processo3,4. A tale proposito, nuovi concetti (come indici di efficienza lipofilico) sono stati introdotti5,6.
È quindi di grande importanza per misurare con precisione la lipofilia durante il processo di sviluppo della droga. Inoltre, la disponibilità di metodi semplici per la misura di lipofilia è richiesto come fondamentale ricerca mira a individuare soluzioni per accedeP modulazione. Attualmente, numerosi metodi stabiliti sono accessibili per lipofilia determinazione1. Il metodo standard 'dibattimento in pallone (SF)'7e le sue variazioni sono comunemente impiegati per misurare valori di logP direttamente, che nella maggior parte dei casi dipendono dalla spettroscopia UV-Vis per la quantificazione. Il principale svantaggio di questo metodo classico di SF è la sua natura di alta intensità di lavoro. Inoltre, può verificarsi la formazione di emulsioni, soprattutto per composti altamente lipofilico8,9. Sono stati sviluppati diversi metodi per aggirare tali problemi, come ad esempio mediante analisi dell'iniezione di flusso, tubi di dialisi, ecc. 9,10. Tuttavia, nessuno di questi metodi sono semplici o facilmente applicabile nei laboratori non specializzati.
Ci sono anche molti metodi indiretti disponibile per l'uso, ad esempio di titolazione potenziometrica11, i metodi elettroforetici12,13, basati su RP-HPLC Metodi cromatografici, metodi basati sulla spettrometria di massa14, ecc. Questi sono metodi indiretti, come i valori di logP sono ottenuti mediante curve di calibrazione. Tra questi metodi, il metodo di RP-HPLC è stato ampiamente usato perché è facile da usare e risparmiare tempo. Tuttavia, l'esattezza dipende dal set di training utilizzati per stabilire la curva di taratura e la lipofilia stimato dipende la partizione sistema utilizzato13,15.
Ci sono una serie di 1H NMR-base metodi riportati in letteratura per la determinazione di lipofilia. Mo et al ha sviluppato un metodo per la misura di logP utilizzando 1H NMR senza solventi deuterati. Acqua e ottanolo, come solventi di partizione, sono stati utilizzati come riferimenti per la quantificazione della concentrazione del soluto in ogni fase16. Herth e colleghi hanno riferito un approccio, mediante il quale l'esperimento di partizione si è presentato direttamente in un tubo NMR, dove i dati NMR dello strato acquoso inferiore D2O sono stati raccolti prima e dopo l'estrazione con 1-ottanolo, per ottenere la distribuzione coefficiente17. Inoltre, Soulsdi et al. sfruttata 1H NMR come strumento di analisi, determinare l'ampiezza dei segnali tramite riduzione completa al software tabella ampiezza-frequenza. Il rapporto tra le ampiezze in entrambi gli strati hanno portati al coefficiente di partizione misurati18. Questi metodi sono relativamente semplici da utilizzare, ma spesso richiedono la calibrazione di impulsi selettivi e livelli di potenza o l'uso di a forma di impulsi di gradienti per garantire adeguata soppressione solvente e selettività del segnale.
Si ottengono anche i valori diP (clogP) registro calcolato per composti. Diversi metodi di calcolo e software disponibili in commercio sono disponibili. Tali valori di intasareP sono comunemente usati nell'industria farmaceutica durante la valutazione di un numero elevato di molecole del farmaco. Tuttavia, grandi errori da intasareP valori non sono raro19,20.
I requisiti di UV-attività per l'analisi di concentrazione e la creazione di curve di calibrazione per il calcolo di logP ostacolare il progresso di ricerca in questo campo. In particolare, questo è il caso per non-UV-active composti alifatici. Moiety alifatici fluorurati sono diventati sempre più attraente per il design di droga negli ultimi anni, e loro influenza sulla complessiva lipofilia del composto è un argomento di ricerca nel nostro gruppo21. Inoltre, 19F è un nucleo di NMR-attivo altamente sensibile, rendendo 19F NMR uno strumento utile per l'analisi di composti fluorurati. Ha anche una gamma di spostamento chimico più grande rispetto a quella di 1H. Pertanto, vale la pena di sviluppare un metodo semplice per logP determinazione di composti fluorurati non UV-attivo dalla spettroscopia NMR F 19. Quindi, l'obiettivo generale di questo metodo è raggiungere determinazione conveniente lipofilia di composti fluorurati.
Il principio chiave delle nostre 19F NMR-based metodo consiste nell'aggiungere un riferimento di fluorurati composto nell' esperimento (Figura 1) partizione21. X composti e composti di riferimento (ref) sono divisi tra acqua e n- ottanolo. Dopo equilibrare, un'aliquota da ogni fase viene presa in un tubo di NMR e 19F NMR esperimenti vengono eseguiti su entrambi i campioni NMR. L'intensità dei picchi del fluoro è proporzionale alla concentrazione (C) e il numero di atomi di fluoro (n) dei composti composti. Tra X composto e ref, integrali rapporti possono essere ottenuti per entrambe le fasi. Il rapporto in n- ottanolo strato è definito come ρocte ρaq per livello acqua (EQ. 1). Il rapporto dei valori ρ è uguale il rapporto dei coefficienti di ripartizione (P) del composto X e ref (EQ. 2). Questo porta all'equazione finale (EQ. 4) per logP misura di composto X. Pertanto, al fine di determinare il valore diP di una sconosciuta X composta, solo i rapporti di integrazione (ρoct e ρaq) di log in entrambi gli strati sono necessari per essere misurata da 19F NMR.

<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

Fluorurazione è diventato uno strumento efficace per ottimizzare le proprietà fisico-chimiche di composti bioattivi. Una delle applicazioni di introduzione di fluoro è di modulare la lipofilia del composto. Nel nostro gruppo, siamo interessati allo studio dell'impatto di fluorurazione su lipofilia di fluorohydrins alifatici e carboidrati fluorurati. Questi non sono UV-attivo, conseguente a una determinazione di lipofilia impegnativo. Qui, presentiamo un metodo semplice per la misura della lipofilia di composti fluorurati mediante spettroscopia NMR F 19. Questo metodo non richiede alcuna attività di UV. Massa accurata soluta, solvente e aliquota del volume non sono anche necessari da misurare. Usando questo metodo, abbiamo misurato la lipophilicities di un gran numero di alkanols fluorurati e carboidrati.

Due set di dati come gli esperimenti di controllo sono mostrati in Figura 221. Utilizzando 2,2,2-trifluoroetanolo come composto di riferimento, valori di logP sono stati ottenuti per 2-fluoroethanol e 3,3,3,2,2-pentafluoropropanol-0,75 e 1.20, rispettivamente (Figura 2A). Successivamente, la lipofilia di 2-fluoroethanol è stata determinata ancora una volta, ma con 3,3,3,2,2-pentafluoropropanol co...

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

Un romanzo e una semplice variazione del metodo del dibattimento in pallone è stato sviluppato per la misura accurata lipofilia di composti fluorurati dalla spettroscopia NMR F 19.

Un nuovo metodo semplice per la misurazione di lipofilia (logP) utilizzando 19F NMR spettroscopia

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

Abbiamo sviluppato un metodo semplice per la misurazione della lipofilia di composti frenetici utilizzando nmr al fluoro che è abbastanza acre da riprodursi misuriamo piccole differenze nella lipofilia. Questo metodo può essere utilizzato per studiare sistematicamente l'impatto della formazione di composti organici sui cambiamenti risolti della lipofilia, che è di interesse per la chimica medicinale generale. I vantaggi di questo metodo includono che i composti non devono essere reattivi e non devono essere completamente puri.Non è necessario misurare la massa o i volumi esatti e non è necessario stabilire curve di calibrazione. Deve essere scelto un composto di riferimento appropriato e deve essere evitata la contaminazione incrociata dell'aliquota durante la fase di campionamento. In questo video dimostreremo adeguate abilità pratiche per il campionamento, la sigillatura dei tubi NMR e l'uso corretto del software NMR per l'elaborazione dei dati.Aggiungere 6,0 milligrammi di composto X e 3,0 milligrammi del composto di riferimento in un pallone a forma di pera da 10 millilitri. Sciogliere i composti in circa due millilitri di n-ottanolo di grado HPLC e aggiungere due millilitri di acqua di grado HPLC. Posizionare i contenitori all'interno di un recipiente a temperatura controllata sopra una piastra di agitazione e collegarsi a un refrigeratore ricircolante.Mescolare la miscela bifasica a 25 gradi Celsius per due ore, con velocità di agitazione impostata a 600 giri/min. Equilibrare la miscela a 25 gradi Celsius durante la notte per consentire la completa separazione di fase. Fissare il pallone a un supporto per la tordo con un morsetto.Prendere un'aliquota di circa 0,70-0,85 millilitri da strati di acqua e n-ottanolo utilizzando siringhe di plastica monouso millilitro con aghi lunghi. Per prendere l'aliquota dell'acqua, disegnare circa 0,02 millilitri d'aria nella siringa prima di mettere l'ago nella miscela. Mentre si sposta l'ago attraverso lo strato superiore di n-ottanolo nello strato d'acqua, spingere delicatamente fuori l'aria per evitare che la soluzione n-ottanolo entri nell'ago.Rimuovere l'ago lungo dalla miscela. Scartare una piccola quantità di campione d'acqua, lasciando circa 0,6 millilitri di campione lasciato nella siringa. Pulire con cura l'ago con tessuto secco e iniettare circa 0,5 millilitri del campione d'acqua in un tubo NMR pulito.Chiudere rapidamente il tubo NMR con un tappo. Per il campione n-ottanolo, rimuovere l'ago lungo dallo strato n-ottanolo. Scartare una piccola quantità di campione di n-ottanolo, lasciando circa 0,6 millilitri di campione lasciato nella siringa.Dopo aver accuratamente asciugato l'ago con tessuto secco, iniettare circa 0,5 millilitri del campione di n-ottanolo in un tubo NMR pulito. Chiudere rapidamente il tubo NMR con un tappo. Ispezionare visivamente campioni di n-ottanolo e acqua per eventuali contaminazioni dall'altra fase.Ad ogni tubo NMR, aggiungere 0,1 millilitri di un solvente NMR deuterato che è miscible sia con n-ottanolo che con acqua, per consentire il blocco del segnale durante l'acquisizione di NMR. Per i composti con bassi punti di ebollizione, sigillare i tubi NMR utilizzando una fiamma ossidrica e, dopo il raffreddamento, invertire il tubo per verificare la presenza di eventuali perdite. Invertire con cura i tubi NMR sigillati o non sigillati 20 volte per ottenere una soluzione omogenea per gli esperimenti NMR F19.Esegui esperimenti nmr al fluoro disaccoppiato protonico per identificare gli spostamenti chimici del composto X e del composto di riferimento sia nei campioni di N-Ottanolo che di NMR dell'acqua. Utilizzare le impostazioni standard dei parametri NMR elencate nel protocollo di testo. Misurare il tempo di rilassamento spin-reticolo, o T1, per i nuclei diagnostici del fluoro usando una sequenza di recupero dell'inversione.Valutare il livello di tempo di ritardo dell'impulso appropriato dai valori T1 ottenuti per un'accurata integrazione quantitativa nmr. Eseguire uno spettro F19 H1 rapido per impostare i parametri iniziali. Misurare la larghezza dell'impulso di 90 gradi, quindi impostare il parametro per l'esperimento di misurazione T1 ed eseguire l'esperimento di misurazione T1 utilizzando una sequenza di recupero dell'inversione.Eseguire nuovamente esperimenti NMR al fluoro disaccoppiato da protoni con impostazioni dei parametri regolate. Impostare D1 e centrare il punto di offset della frequenza tra i due segnali diagnostici del fluoro in modo che entrambi i nuclei possano essere ugualmente eccitati. Inoltre, impostate la larghezza spettrale su 300 PPM e impostate il numero di transitori su 64.Regolare questi valori se è necessario un rapporto segnale-rumore più elevato. Elaborare i dati ottenuti utilizzando ACD NMR Processor Academic Edition o altri software di elaborazione NMR personalizzati. Aprire il file di dati NMR.Quindi, aprire la cartella pdata, seguita dalla cartella 1. Eliminare il file 1r. Tornare al file di dati NMR e trascinare il file FID nella finestra Processore NMR ACD.Fare clic sul pulsante funzione finestra, selezionare esponenziale, impostare il valore di ampliamento della linea come due e fare clic sul pulsante ok. Ora, fai clic sul pulsante di riempimento zero, aumenta il numero di punti a quattro volte il conteggio dei punti originali facendo clic su un piccolo pulsante accanto al numero e fai clic sul pulsante ok. Selezionare il pulsante di trasformazione fourier.Fare quindi clic sul pulsante fase e quindi sul pulsante di fase del mouse. Fare clic e tenere premuto il pulsante sinistro del mouse e procedere allo spostamento del mouse in avanti o all'indietro fino a quando il picco maggiore dello spettro non viene gradualmente graduale. Ora, fai clic e tieni premuto il pulsante destro del mouse e sposta il mouse in avanti o indietro fino a quando gli altri picchi dello spettro non vengono correttamente phased.Quindi, deselezionare il pulsante di fasatura del mouse e ingrandire l'area spettrale con i picchi di fluoro. Fare clic su Messa a punto, eseguire la correzione di fase, se necessario, come descritto in precedenza, quindi fare clic sul pulsante tick. Fare clic sul pulsante baseline e quindi sul pulsante opzioni.Selezionare la media dello spettro per i modelli automatici, regolare il numero di punti per la casella a mezza larghezza, se necessario. Fare clic su OK, automatico e quindi sul pulsante tick. Quindi, fare clic sull'integrazione, integrare i picchi diagnostici del fluoro e fare clic sul pulsante tick.Infine, ottenere i rapporti di integrazione da campioni di NMR n-ottanolo e acqua e utilizzarli nell'equazione di calcolo logP per ottenere il valore logP di Compound X.Using 2, 2, 2-Trifluoroetanolo come composto di riferimento, è stato ottenuto un valore logP di 0,75 per due fluoroetanolo, ed è stato trovato un valore logP di 1,20 positivo per 3, 3, 3, 2, 2-pentafluoropropanolo. Successivamente, la lipofilia di due fluoroetanolo è stata nuovamente determinata, ma con 3, 3, 3, 2, 2-pentafluoropropanolo come riferimento. Il valore logP misurato era 0,76, che aveva solo una differenza di 0,01 unità logP rispetto al valore misurato utilizzando 2-2-2-trifluoroetanolo come riferimento.Allo stesso modo, per cis-2, 3-difluro-1, 4-butano-diolo, la differenza nei valori logP misurati usando due fluoroetanolo e il suo transisomero sono molto piccoli. Ciò dimostra una buona riproducibilità e che la selezione del composto di riferimento non ha alcun impatto sulla misurazione logP. Altri esempi selezionati sono mostrati qui.Tutti questi composti allofatici attivi non UV, dai carboidrati fluorurati, alle fluoroidridi, possono essere facilmente misurati con questo metodo. Altri metodi basati su proto NMR possono essere utilizzati se il composto non contiene fluoro e se il composto contiene cromofor UV, la misurazione logP può essere eseguita utilizzando la quantificazione UV. È stata misurata la lipofilia di una vasta gamma di fluoroidridi attivi non UV e carboidrati deossifluoniati.La libreria di dati ottenuta è stata utilizzata per stabilire tendenze e regole per l'impatto della fluorinazione alifatica sulla lipofilia. L'ottanolo e l'acqua rappresentano rischi minimi per la sicurezza. Naturalmente, i pericoli misurati e il composto di riferimento dovrebbero sempre essere presi in considerazione.

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