أسلوب مباشر جديد لقياس أجسام (logP) باستخدام 19"و مطيافية الرنين المغناطيسي النووي"
Summary
الرواية، وتباين واضحة الأسلوب يهز قارورة وضعت لقياس دقة أجسام المركبات المفلورة مطيافية “الرنين المغناطيسي النووي و” 19.
Abstract
الفلورة أصبحت أداة فعالة لتحسين الخصائص الفيزيائية للمركبات الحيوية النشطة. أحد التطبيقات للأخذ بالفلور أن تعدل الانجذاب للمجمع. في مجموعتنا، نحن مهتمون بدراسة أثر الفلورة على أجسام فلوروهيدرينس الاليفاتيه والكربوهيدرات المفلورة. هذه ليست نشطة الأشعة فوق البنفسجية، أسفر عن تحديد أجسام صعبة. نقدم هنا، طريقة واضحة لقياس أجسام المركبات المفلورة بواسطة مطيافية “الرنين المغناطيسي النووي و” 19. يتطلب هذا الأسلوب لا الأشعة فوق البنفسجية-النشاط. كتلة ذائبة دقيقة، حجم المذيبات والكوة أيضا غير مطلوبة لقياسها. باستخدام هذا الأسلوب، قمنا بقياس ليبوفيليسيتيس لعدد كبير من الكانولس المفلورة والكربوهيدرات.
Introduction
الانجذاب هو معلمة الفيزيائية رئيسية من جزيئات المخدرات التي تؤثر على خصائص المرشحين المخدرات في العديد من الجوانب، بما في ذلك القابلية للذوبان في المخدرات والتوافر البيولوجي وسمية1. يتم قياس الانجذاب اللوغاريتم (logP) نسبة تركيزات المركب بعد التقسيم بين n-تفريق الأوكتانول والماء. تم اقتراح نطاقات الانجذاب الأمثل استناداً إلى البيانات الإحصائية التي تدار شفويا العقاقير، التي ليبينسكي في “حكم 5 ” هو المثال الأكثر شهرة2،3. وفي الواقع، أظهرت السيطرة على أجسام أساسية لتحسين آفاق المرشحين المخدرات. زيادة تقارب ملزم المخدرات بأجسام مرتفعة قد حددت كواحدة من المشاكل الرئيسية في مشاريع اكتشاف المخدرات خلال العقود القليلة الماضية، مما أدى إلى استنزاف زيادة معدلات3. ولذلك، اقترح أن التنمية الناجحة المخدرات يرتبط مع إبقاء الانجذاب الجزيئية للمرشحين المخدرات داخل الحدود المثلى خلال3،عملية التحسين تقارب4. وفي هذا الصدد، ومفاهيم جديدة (مثل مؤشرات الكفاءة محبتين) قد أدخلت5،6.
ومن ثم أهمية كبيرة لقياس دقة الانجذاب أثناء عملية تطوير العقاقير. وإلى جانب ذلك، توافر أساليب واضحة لقياس أجسام في الطلب كالبحوث الأساسية تهدف إلى تحديد الحلول لتسجيل التعديلف . العديد من أساليب المتبعة حاليا موجوداً للانجذاب التصميم1. الأسلوب القياسي ‘يهز-قارورة (SF)’7والاختلافات يعملون عادة لقياس قيم سجلف مباشرة، التي تعتمد على مطيافية الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة للتقدير الكمي في معظم الحالات. والعيب الرئيسي لهذا الأسلوب الكلاسيكي سادس هو طبيعته كثيفة العمالة. وبالإضافة إلى ذلك، قد يحدث تكوين المستحلبات، خاصة بالنسبة لمركبات عالية محبتين8،9. ووضعت عدة طرق للالتفاف حول هذه القضايا، كما هو الحال باستخدام تحليل تدفق حقن وأنابيب الغسيل الكلوي، إلخ. 9،10. غير أن أيا من هذه الأساليب واضحة أو قابلة للتطبيق بسهولة في المختبرات غير المتخصصة.
وهناك أيضا العديد من الأساليب غير المباشرة المتاحة للاستخدام، مثل وسائل الإعلام-المستندة إلى قياس الطيف الكتلي14، RP-[هبلك]-تعتمد طرق الكروماتوغرافي، ، معايرة فرق الجهد11، أساليب الغرواني الكهربي12،13 إلخ. هذه هي الأساليب غير المباشرة، كما يتم الحصول على قيم سجلف بمنحنيات المعايرة. من بين هذه الأساليب، الأسلوب RP-[هبلك] قد استخدمت على نطاق واسع لأنها سهلة الاستخدام وتوفير الوقت. ومع ذلك، الدقة يعتمد على مجموعة التدريب المستخدمة لإنشاء منحنى المعايرة، والانجذاب يقدر يعتمد على قسم النظام يستخدم13،15.
وهناك عدد من الأساليب المستندة إلى “الرنين المغناطيسي ح” 1ذكرت في الأدبيات لتحديد الانجذاب. مو et al. وضع طريقة لقياس سجلف استخدام 1“ح الرنين المغناطيسي النووي” دون المذيبات الديوتيريوم. المياه وتفريق الأوكتانول، كقسم المذيبات، استخدمت كمراجع للتحديد الكمي لتركيز ذائبة في كل مرحلة16. كما أفادت هيرث وزملاء العمل نهج، الذي حدث التجربة القسم مباشرة في أنبوب الرنين المغناطيسي، حيث تم جمع البيانات الرنين المغناطيسي من الطبقة السفلي د2س مائي قبل وبعد الاستخراج مع 1-معامل فصل الأوكتانول، للحصول على توزيع معامل17. وبالإضافة إلى ذلك، تستغل سولسبي et al. 1“ح الرنين المغناطيسي النووي” كأداة تحليلية، تحديد السعة للإشارات باستخدام الحد الكامل للبرمجيات الجدول مطال التردد. نسبة الاتساع في الطبقات على حد سواء أدى إلى معامل قسم قياس18. هذه الأساليب بسيطة نسبيا لاستخدام ولكن غالباً ما تتطلب معايرة مستويات السلطة والبقول انتقائية أو الاستخدام على شكل نبضات التدرج ضمان قمع المذيبات المناسبة وإشارة انتقائية.
يمكن أيضا الحصول على قيمP (تسدف) سجل المحسوبة للمركبات. وتتوفر العديد من طرق الحساب والبرمجيات المتاحة تجارياً. هذه القيم تسدف تستخدم عادة في صناعة الأدوية عند تقييم عدد كبير من جزيئات المخدرات. ومع ذلك، أخطاء كبيرة من القيم تسدف لا غير المألوف19،20.
متطلبات النشاط الأشعة فوق البنفسجية لتحليل تركيز وإنشاء منحنيات المعايرة لحساب سجلف تعوق تقدم البحوث في هذا المجال. على وجه الخصوص، وهذا هو الحال بالنسبة للمركبات الاليفاتيه غير نشط الأشعة فوق البنفسجية. مويتيس الاليفاتيه المشبعة بالفلور أصبحت أكثر جاذبية لتصميم المخدرات في السنوات الأخيرة، وتأثيرها على أجسام عموما في المجمع موضوع بحث في لدينا مجموعة21. وباﻹضافة إلى ذلك، 19و نواة نشطة الرنين المغناطيسي حساسة للغاية، مما يجعل 19“و الرنين المغناطيسي النووي” أداة مفيدة لتحليل المركبات المفلورة. كما أن لديها مجموعة تحول كيميائية أكبر مقارنة بمن 1ه. ولذلك، يجدر تطوير أسلوب مباشر لسجلف تصميم المركبات المفلورة غير نشط الأشعة فوق البنفسجية بالتحليل الطيفي “الرنين المغناطيسي النووي و” 19. ومن ثم، يتمثل الهدف العام لهذا الأسلوب تحقيق الانجذاب مريحة تصميم المركبات المفلورة.
المبدأ الرئيسي لدينا 19أسلوب “الرنين المغناطيسي النووي و” المستندة إلى إضافة مرجع مفلورة مجمع في التجربة (الشكل 1) القسم21. يتم تقسيم X المركب ومرجع مجمع (ref) بين الماء و نون-الأوكتانول. بعد اكويليبراتينج، يؤخذ قاسمة من كل مرحلة في أنبوب الرنين المغناطيسي النووي، ويتم تشغيل تجارب “الرنين المغناطيسي النووي و” 19على عينات الرنين المغناطيسي النووي على حد سواء. كثافة قمم الفلور غير متناسب إلى مجمع التركيز (ج) وعدد ذرات الفلور (ن) من المركبات. بين مجمع س والمرجع، يمكن الحصول على نسب لا يتجزأ لكلتا المرحلتين. يعرف النسبة في طبقة تفريق الأوكتانول- nρoct، و ρعبد القدير لطبقة المياه (مكافئ. 1). نسبة القيم ρ يساوي نسبة معاملات القسم (ف) X المركب والمرجع (مكافئ. 2). وهذا يؤدي إلى المعادلة النهائية (مكافئ. 4) لسجل القياسف س المجمع. ولذلك، بغية تحديد السجل قيمةP X مركب غير معروف، فقط دمج نسب (ρ ρ وأكتوبر aq) في تلزم كل الطبقات التي تقاس ب 19“و الرنين المغناطيسي”.
Protocol
Representative Results
Discussion
البروتوكول، المذكورة في هذه الورقة أسلوب مباشر لسجل القياسف المركبات المفلورة. هذا الأسلوب المنطبق على المركبات المفلورة بسجل قيمةP من-3 إلى 3. لمزيد من ماء (تسجيلف <-3) أو مركبات محبتين (سجلP > 3)، هذا الأسلوب لا يزال يمكن استخدامها ولكن سيتطلب وقتاً أطول بكثير من الوقت التج…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويمول هذا البحث كجزء من EPSRC منح الجيش الشعبي/K016938/1 والجيش الشعبي/P019943/1 (ZW، طالبات) وتحكيم تحويل “القضية” EPSRC/استرا زينيكا (بفج). جامعة ساوثهامبتون هو عن شكره لدعم إضافية. EPSRC كذلك شكر منحة قدرة أساسية الجيش الشعبي/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).
