Een nieuwe eenvoudige methode voor lipofiele (logP) meting met behulp van ¹⁹F NMR-spectroscopie

Lipofiel is een belangrijke fysisch-chemische parameter van drug moleculen die invloed op de eigenschappen van drugkandidaten in vele aspecten, met inbegrip van de oplosbaarheid van de drug, biologische beschikbaarheid en toxiciteit¹. Lipofiel wordt gemeten als de logaritme (logP) van de verhouding van samengestelde concentraties na verdeling tussen n-octanol en water. Optimale lipofiel bereiken zijn voorgesteld op basis van statistische gegevens van oraal toegediende drugs, waarvan de Lipinski’s “regel van 5” het beroemdste voorbeeld^{2,3 is}. Inderdaad, beheersing van lipofiel is gebleken te zijn essentieel voor het verbeteren van het vooruitzicht van drugkandidaten. Drug bindende affiniteit met verhoogde lipofiel toeneemt is geïdentificeerd als een van de belangrijkste problemen in drugsprojecten ontdekking tijdens de afgelopen decennia, leidt tot verhoogde slijtage tarieven³. Er is dan ook gesuggereerd dat succesvolle Geneesmiddelenontwikkeling geassocieerd wordt met het houden van de moleculaire lipofiel van de drugkandidaten binnen de grenzen van de optimale tijdens de affiniteit optimalisatie proces^3,4. In dat opzicht zijn nieuwe concepten (zoals lipofiele efficiëntie modelindexen) geïntroduceerde^5,6.

Het is dus van groot belang voor het nauwkeurig meten van lipofiel tijdens het ontwikkelingsproces van de geneesmiddelen. Bovendien, is de beschikbaarheid van eenvoudige methoden voor het meten van de lipofiele vraag als fundamenteel onderzoek is gericht op het identificeren van oplossingen voor logP modulatie. Op dit moment zijn tal van gevestigde methoden toegankelijk voor lipofiele bepaling¹. De standaard ‘shake-kolf (SF)’ methode⁷en zijn varianten zijn vaak aangewend om te meten van logP -waarden rechtstreeks, die in de meeste gevallen afhankelijk van UV-Vis-spectroscopie voor kwantificering zijn. Het grootste nadeel van deze klassieke SF-methode is het arbeidsintensieve karakter. Bovendien, kan de vorming van emulsies optreden, met name voor zeer lipofiele verbindingen^8,9. Verschillende methoden werden ontwikkeld om het ontduiken van dergelijke kwesties, zoals door het gebruik van stroom injectie analyse, dialyse buizen, enz. ⁹,¹⁰. Geen van deze methoden zijn echter eenvoudig of gemakkelijk toepasbare in niet-gespecialiseerde laboratoria.

Er zijn ook veel indirecte methoden beschikbaar voor gebruik, zoals potentiometrische titratie¹¹, elektroforetische methoden^12,13, RP-HPLC-gebaseerde chromatografische methoden, massa spectrometrie-gebaseerde methoden¹⁴, etc. Dit zijn indirecte methoden, zoals de logP -waarden die zijn verkregen door de kalibratiekrommen. Tussen deze methoden is de RP-HPLC-methode wijd verbeid gebruikt omdat het is gebruiksvriendelijk en tijd te besparen. Niettemin, de juistheid ervan hangt af van de opleiding set gebruikt om de kalibratiecurve, en de geschatte lipofiel hangt af van de partitie systeem gebruikt^13,15.

Er zijn een aantal ¹H NMR gebaseerde methoden gemeld in de literatuur voor lipofiele bepaling. Mo et al. ontwikkelde een methode om logP meting met behulp van ¹H NMR zonder Halfzwaar oplosmiddelen. Water en octanol, als partitie oplosmiddelen, werden gebruikt als referenties voor de kwantificering van de concentratie van de opgeloste in elke fase¹⁶. Herth en collega’s ook gemeld een aanpak, waarmee de partitie experiment rechtstreeks in een NMR buis plaatsgevonden, waar de NMR-gegevens van de onder D₂O waterige laag werden verzameld vóór en na de extractie met 1-octanol, om de verdeling coëfficiënt¹⁷. Bovendien misbruikt Soulsby et al. ¹H NMR als een analyse-instrument, bepalen van de amplitude van de signalen met behulp van de volledige reductie amplitude-frequentie tabel software. De verhouding van de amplitudes in beide lagen leidde tot de gemeten partitie coëfficiënt¹⁸. Deze methodes zijn relatief eenvoudig te gebruiken, maar vereisen vaak het kalibreren van selectieve pulsen en machtsniveaus of het gebruik van vormige kleurovergang pulsen signaal selectiviteit te waarborgen van passende oplosmiddelen onderdrukking.

Berekende logP (klompP)-waarden voor verbindingen kunnen ook worden verkregen. Verschillende berekeningsmethoden en commercieel beschikbare software zijn beschikbaar. Deze klompP -waarden worden vaak gebruikt in de farmaceutische industrie, bij de beoordeling van grote aantallen van drug-moleculen. Grote fouten van klompP -waarden zijn echter niet ongewoon^19,20.

De eisen van UV-activiteit voor de analyse van de concentratie en de oprichting van de kalibratiekrommen voor berekening van logP belemmeren onderzoek vooruitgang op dit gebied. Dit is inzonderheid het geval voor niet-UV-active Alifatische verbindingen. Gefluoreerde alifatische wordt steeds aantrekkelijker voor drug design geworden in de afgelopen jaren, en hun invloed op de algehele lipofiel van de stof is een onderzoeksonderwerp in onze groep²¹. Daarnaast, is ¹⁹F een uiterst gevoelige NMR-actieve kern, waardoor ¹⁹F NMR een nuttig instrument voor het analyseren van gefluoreerde verbindingen. Het heeft ook een groter bereik van de chemische verschuiving vergeleken met die van ¹H. Daarom loont het om een eenvoudige methode voor logP bepaling van niet-UV-active gefluoreerde verbindingen te ontwikkelen door ¹⁹F NMR spectroscopie. Vandaar, is het algemene doel van deze methode om handige lipofiel bepaling van gefluoreerde verbindingen.

Het hoofdprincipe van onze ¹⁹F NMR gebaseerde methode is het toevoegen van een gefluoreerde verwijzing samengestelde in de partitie experiment (Figuur 1)²¹. Samengestelde X en verwijzing samengestelde (ref) zijn opgedeeld tussen water en n– octanol. Na zo, een aliquoot gedeelte van elke fase wordt genomen in een NMR buis en ¹⁹F NMR experimenten worden uitgevoerd op beide NMR monsters. De intensiteit van de pieken van fluor is evenredig aan het samengestelde concentratie (C) en het aantal fluor atomen (n) van de verbindingen. Tussen samengestelde X en ref, kunnen integraal ratio’s worden verkregen voor beide fasen. De coëfficiënt in n– octanol laag wordt gedefinieerd als ρ_LGO, en ρ_aq voor water laag (eq. 1). De verhouding tussen de waarden van ρ is gelijk aan de verhouding van verdelingscoëfficiënten (P) van samengestelde X en ref (eq. 2). Dit leidt tot de laatste vergelijking (eq. 4) voor logP meting van samengestelde X. Daarom, om te bepalen van de logP -waarde van een onbekende samengestelde X, alleen integratie verhoudingen (ρ_LGO en ρ_aq) in beide lagen nodig zijn om te worden gemeten door ¹⁹F NMR.