การประยุกต์ใช้ HFX NMR เพื่ออำนวยความสะดวกในการกำหนดที่สมบูรณ์ของสารต้านเชื้อรา Voriconazole

บทนำ

พบฟลูออรีนด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในวัสดุศาสตร์และยาทั้งที่ถูกกฎหมายและผิดกฎหมาย [อ้างอิง 1-5] ในเอกสารการใช้งานนี้ ผลลัพธ์จะแสดงเพื่อแสดงให้เห็นถึงการทำให้ง่ายขึ้นโดยการใช้ triple-resonance NMR เพื่อกำหนด voriconazole อย่างชัดเจน ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยโปรตอน คาร์บอน และโมเลกุลไนโตรเจนที่มีอะตอมจำนวนมากแสดง J-coupling กับฟลูออรีน ROYALPROBE HFX เป็นเทคโนโลยีโพรบใหม่ทั้งหมดที่ใช้การต่อพ่วงแบบแม่เหล็กเพื่อให้สามารถปรับจูน HF-X ที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์อย่างง่ายไปยังความไวสูงสุดโดยเฉพาะ ¹H หรือ ¹⁹F หรือคู่ที่สมดุลดีมาก ¹H/¹⁹F ประสิทธิภาพตามความต้องการ ข้อมูลอ้างอิง 6-8 ให้รายละเอียดเกี่ยวกับการพัฒนาทางเทคโนโลยีสำหรับ ROYALPROBE HFX

พื้นที่ ¹H สเปกตรัม NMR ที่ได้มาที่ 500 MHz ด้วย ROYALPROBE HFX โดยใช้คอนโซล JNM-ECZR500 แสดงในรูปที่ 2 เนื่องจากลักษณะของโครงสร้าง ในแวบแรกจะมีโครงสร้างที่ละเอียดน้อยมากเพื่ออำนวยความสะดวกในการกำหนดที่ชัดเจน เสียงสะท้อนเกือบทั้งหมดรวมถึงสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นซิงเกิลจะถูกทำให้คมขึ้นอย่างเห็นได้ชัดจากการใช้ ¹⁹F การแยกตัวออก อย่างไรก็ตาม บานหน้าต่างด้านบนของรูปที่ 2 จะแสดงรายละเอียดบริเวณฟีนิลซึ่งมีสองส่วน ¹⁹F resonances ไม่สามารถกำหนดได้ด้วยสายตา ¹⁹F การแยกตัวออก แยก ¹⁹F ขจัดความสับสนด้วยการกำทอนทั้งสามสำหรับ Phe-6, PHe-3 และ Phe-5 ที่ถูกเปิดเผยด้วยรูปแบบ ortho, ortho-meta และ meta coupling ที่เรียบง่ายแบบคลาสสิกตามลำดับ... ¹⁹F การแยกตัวออก

ในรูปที่ 2 เราจะเห็นภาพประกอบง่ายๆ สำหรับวิธีการ ¹⁹F สามารถโต้ตอบกับ ¹สเปกตรัม H แต่มีข้อมูลเพิ่มเติมที่สามารถหาได้ง่ายเพื่อระบุสเปกตรัมที่เฉพาะเจาะจง ¹⁹สายพันธุ์ F มีปฏิสัมพันธ์กับที่ ¹H. เสียงสะท้อน. ลำดับพัลส์ NMR เช่น HFHETCOR หรือ HFCOSY ช่วยให้สามารถแมปการเชื่อมต่อ HF ในสองมิติ รูปที่ 3 แสดงผล HFCOSY 2D ที่ได้รับสำหรับ Voriconazole

คุณสมบัติที่ทรงพลังมากในตัวอย่างนี้โดยเฉพาะคือข้อเท็จจริงที่ว่าการนำโปรตอน 1 มิติอย่างง่ายจากรูปที่ 2 มาพิจารณาโดยที่ฟีนิล 3 โปรตอนถูกกำหนดอย่างง่ายดายโดย ¹รูปแบบการมีเพศสัมพันธ์ H NMR ตอนนี้ HF-COSY ช่วยให้สามารถกำหนดแต่ละรายการได้อย่างไม่คลุมเครือ ¹⁹โมเลกุล F ใน voriconazole นอกจากนี้ HF-COSY ยังเผยให้เห็นการตอบสนองที่สังเกตได้ใน ¹H สเปกตรัมของ singlets ซึ่งเป็น H-4 และ H-6 ในวงแหวน pyrimidine ยังไม่สามารถระบุได้ว่าเสื้อกล้ามตัวใดในภูมิภาค 8.8-9.0ppm คือ Pym H-4 หรือ Pym H6 ดังนั้นจำเป็นต้องมีการทดลองเพิ่มเติม

นี่เป็นเวลาที่ดีที่จะแนะนำการโต้ตอบระหว่าง ¹⁹F เมื่อ ¹³C NMR สเปกตรัม ในรูปที่ 4 การปรับปรุงสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญและการทำให้เข้าใจง่ายสามารถเห็นได้สำหรับ ¹³สเปกตรัม C เกิดจากการแยกคู่ของ ¹ชม & ¹⁹F ซึ่งตรงข้ามกับการแยกตัวเท่านั้น ¹H. เพียงแค่เปรียบเทียบ ¹³C สเปกตรัมด้วยเท่านั้น ¹H แยกเป็นสเปกตรัมด้วยคู่ {¹H ¹⁹F} การแยกคาร์บอนทั้งหมดออกจากกัน ¹⁹อะตอม F ปรากฏชัดขึ้นแล้ว นอกจากนี้ทั้งหมด ¹⁹เอฟ /¹³สามารถแยกค่าคงที่ของคัปปลิ้ง C ได้โดยการตรวจสอบอย่างง่าย โปรดทราบว่าการมอบหมายงานจริงยังไม่สามารถทำได้ แต่ควรชัดเจนว่ามีการเข้าถึง ¹H/¹⁹F และตอนนี้ ¹³ค {¹H ¹⁹ข้อมูล F } ให้ข้อมูลเพียงเล็กน้อยนอกเหนือจากการปรับปรุงความไว

ณ จุดนี้ในกระบวนการมอบหมาย ถึงเวลาที่จะแนะนำการทดลองนิวเคลียร์แบบเฮเทอโรนิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องกับนิวเคลียสทั้งสาม ¹H, ¹³C และ ¹⁹F. ในขณะที่สามารถผสม 2 หรือ 3 มิติได้ เราจะมุ่งเน้นไปที่การทดสอบความไวที่สูงขึ้นซึ่งสัมพันธ์กัน ¹H หรือ ¹⁹F ถึง ¹³C กับการประยุกต์ใช้ตามลำดับอย่างใดอย่างหนึ่ง ¹⁹F หรือ ¹H การแยกส่วนในทุกมิติ การทดสอบสหสัมพันธ์แบบ 1-bond HSQC นั้นแน่นอนว่าเป็นการทำบัญชีอย่างแท้จริงโดยอนุญาตให้ทำแผนที่ง่ายๆ ของโปรตอนหรือฟลูออรีนที่เชื่อมต่อโดยตรงกับ ¹³C. สำหรับกรณีที่ทราบการมอบหมายใด ๆ ของแต่ละสปีชีส์ จะอนุญาตให้มีการมอบหมายคู่ที่เชื่อมต่อโดยตรงโดยการตรวจสอบอย่างง่าย

ณ จุดนี้ เราได้กำหนดอะตอมฟลูออรีนเพียง 3 อะตอมเท่านั้น (ผ่าน HF-COSY และแบบธรรมดา ¹⁹F แยกกัน ¹H สเปกตรัม) โปรตอน 3 ตัวในวงแหวนฟีนิล ดังนั้น, ¹H/¹³C HSQC จะจัดหาคู่ HC ที่มีความสัมพันธ์โดยตรงทั้งหมด และโอนการมอบหมายสำหรับโปรตอน Phe6, Phe3 และ Phe5 ไปยังพันธมิตรที่เป็นคาร์บอน นอกจากนี้ HSQC ที่แก้ไขหลายหลากจะช่วยให้สามารถยืนยันการกำหนดที่ค่อนข้างชัดเจนสำหรับ OH (ขาดหายไปใน HSQC) และ CH อะลิฟาติก CH, CH₂ และ CH₃ สายพันธุ์. ดิ ¹H/¹³ค {¹⁹F} ผลลัพธ์ C2HSQC ที่แก้ไขสำหรับ voriconazole แสดงในรูปที่ 5

สิ่งที่น่าสนใจเพิ่มเติมในรูปที่ 5 คาร์บอนอะลิฟาติก CH โลนนั้นพบใกล้ 40ppm ซึ่งถูก DMSOd บดบังโดยสิ้นเชิง₆ ตัวทำละลายในสเปกตรัม 1D carbon NMR ในรูปที่ 4

ก่อนที่จะดำเนินการต่อไป ¹⁹F/¹³ค {¹H} การทดลอง C2HSQC สิ่งสำคัญคือต้องให้รายละเอียดเล็กน้อยเกี่ยวกับการเลือก C2HSQC [อ้างอิง 9] สำหรับงานนี้ C2HSQC ใช้พัลส์ผกผัน BIP แบบสั้นสำหรับทั้งคู่ ¹³C และ ¹⁹F พัลส์ 180 องศา ในการอ้างอิง 9 ผู้เขียนแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงการเพิ่มขึ้นอย่างมากของประสิทธิภาพซึ่งได้รับจากการใช้การทดลอง HSQC ที่แก้ไขหลายรายการที่มีการชดเชยเป็นสองเท่า เมื่อเทียบกับการชดเชยเพียงครั้งเดียว หรือการทดลองพัลส์สี่เหลี่ยมอย่างง่าย นี่เป็นเพราะแบนด์วิดธ์ที่จำเป็นสำหรับ ¹³C และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ¹⁹F เพียงแค่ทำให้การใช้พัลส์สี่เหลี่ยมธรรมดา 180 เกือบจะไร้ประโยชน์ การเลือกพัลส์ BIP ผกผัน [อ้างอิง 10] ในคู่ที่ปรับให้เหมาะกับเอฟเฟกต์การโฟกัสใหม่ก็เป็นข้อได้เปรียบเช่นกัน เนื่องจากมีขนาดใหญ่มาก ¹⁹F/¹³ค่าคงที่คัปปลิ้ง C (260 – 280 Hz) ซึ่งให้เวลาน้อยมากสำหรับ 1/(2*(¹J) จำเป็นสำหรับการโอน INEPT

ในตารางที่ 1 เราจะแสดงรายการการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของเรโซแนนซ์ทั้งหมดสำหรับ ¹H, ¹³C และ ¹⁹F และระบุการมอบหมายทั้งหมดจนถึงจุดนี้ เท่าที่ผ่านมา ¹H, ¹³C และ ¹⁹F มีความกังวลว่าทุกอย่างถูกกำหนดยกเว้นเรโซแนนซ์ 2 CH ในวงแหวนไตรอะโซลและไพริมิดีนและคาร์บอนควอเทอร์นารีอะโรมาติก 2 อัน เพื่อให้งานที่มอบหมายเสร็จสมบูรณ์รวมทั้งเพิ่ม 5 ¹⁵N resonances เราต้องใช้การทดลองการเชื่อมต่อเฮเทอโรนิวเคลียร์ระยะไกล

ใช้ลำดับพัลส์ gHMBCAD [อ้างอิง 11] เพื่อรับ ¹H/¹³ค {¹⁹F} และ ¹⁹F/¹³ค {¹H} การทดลองความสัมพันธ์ระยะยาวเพื่อเติมเต็มสิ่งที่ขาดหายไป ¹ชม & ¹³ค. การมอบหมายงาน นอกจากนี้ ¹H/¹⁵ยังไม่มีข้อความ {¹⁹F} และ ¹⁹F/¹⁵ยังไม่มีข้อความ {¹ได้รับข้อมูล H} เพื่อกำหนดไนโตรเจน 5 ตัวใน voriconazole

โปรดทราบว่าด้วยการตรวจสอบ gHMBCAD อย่างรวดเร็วในรูปที่ 7 เราสามารถกำหนดคาร์บอนควอเทอร์นารี Pym2 และ Ph1 รวมทั้งคาร์บอนควอเทอร์นารีอะลิฟาติกที่ค่อนข้างชัดเจนซึ่งติด OH ไว้ นอกจากนี้ ตอนนี้เรายังทราบอย่างชัดเจนว่า singlet อะโรมาติกทั้ง 4 ชนิดใดที่เกี่ยวข้องกับวงแหวนไตรอะโซลและไพริมิดีน แม้ว่าเราจะยังบอกไม่ได้ว่าในกรณีของไพริมิดีนคือ H4 และไหนคือ H6 หรือสำหรับไตรโซลคือ H3 และไหนคือ H5 . ดังนั้นนอกเหนือจากความคลุมเครือสำหรับ Pym 4 & 6 และ Az 3 & 5 เราได้กำหนด voriconazole อย่างสมบูรณ์และง่ายดาย ก่อนที่เราจะแก้ไขความคลุมเครือเหล่านี้โดย ¹H/¹⁵N gHMBCAD เราจะสำรวจผลกระทบของการแยกส่วน ¹⁹F ใน ¹H/¹³C gHMBCAD.

ในรูปที่ 8 เราเปรียบเทียบ ¹H/¹³C gHMBCAD สำหรับพื้นที่กล่องเล็กในรูปที่ 7 โปรดสังเกตการทำให้เข้าใจง่ายขนาดใหญ่ซึ่งเป็นผลมาจากการแยก {¹⁹F} ในทั้งสองมิติ ตอนนี้ได้เวลาย้ายไปแล้ว ¹H/¹⁵N gHMBCAD ในรูปที่ 9 และ 10 และดูว่าเราสามารถแก้ไขความกำกวมของ singlets 2 คู่ในวงแหวน pyrimidine และ triazole ได้ง่ายเพียงใด

13C	1H	19F	ความมากมายหลายหลาก	กำหนด
162.37	--	-111.76	CF	พี4
159.19	--	-107.02	CF	พี2
157.37	--	--	ควอท	พิม2
156.86	--	-134.83	CF	พิม3
154.46	9.015	--	CH	พิม4
150.87	7.585	--	CH	Az3
145.55	8.824	--	CH	พิม6
145.36	8.202	--	CH	Az5
130.96	7.231	--	CH	พี6
124.97	--	--	ควอท	พี1
111.38	6.892	--	CH	พี5
104.46	7.157	--	CH	พี3
77.4	--	--	ควอท	ซี-โอ
55.89	4.774, 4.304	--	CH2	CH2 ที่ไตรอะโซล N1
40.06	3.899	--	CH	CH-กับ CH3
14.32	1.079	--	CH3	CH3
--	5.95	--	OH	OH
		15N
		299.91		AZ2
		298.52		พิม1
		297.52		พิม5
		252.18		Az4
		211.99		Az1

ณ จุดนี้ เราบรรลุเป้าหมายในการกำหนดเสียงสะท้อนทั้งหมดสำหรับตัวอย่าง voriconazole อย่างสมบูรณ์ แต่มีความหรูหราที่สามารถใช้ ¹⁹F/¹³C และ ¹⁹F/¹⁵N gHMBCAD เต็ม {¹H} การแยกตัวออกเป็นการตรวจสอบงานที่มอบหมายจำนวนมากโดยอิสระอย่างสมบูรณ์ เดอะ ¹⁹F/¹³C gHMBC แสดงในรูปที่ 11 และ ¹⁹F/¹⁵N gHMBCAD ในรูปที่ 12.

สรุป

การใช้ HF-X NMR ในการทดลองแบบหนึ่งและสองมิติที่หลากหลาย เป็นไปได้ที่จะกำหนดเสียงสะท้อนทั้งหมดอย่างชัดเจนในยาที่สำคัญ เช่น ตัวอย่างที่เลือกของ voriconazole ROYALPROBE HFX ช่วยให้เข้าถึงการทดลองต่างๆ ได้ตามต้องการอย่างง่ายดายในสภาพแวดล้อมการทำงานอัตโนมัติเต็มรูปแบบ

ข้อมูลอ้างอิง

• วังและคณะ, เคมี รายได้- 2014, 114, p2432−2506
• โจวและคณะ, เคมี รายได้- 2016, 116, p422−518
• http://www.slweb.org/ftrcfluorinatedpharm.html
• ราวระเบียงและคณะ เอซีเอส เคม. ประสาท., 2015, 6 (8), หน้า 1445–1458
• Trachsel, D., การตรวจสารเสพติด. บทวิเคราะห์, 2012, 4: p577–590
• บี ทาเบอร์ และเอพี เซนส์ เจ แม็กน. เรสัน., 259, 2015, หน้า 114-120
• พี. โบว์เยอร์, ​​เจ. ฟินนิแกน, บี. มาร์สเดน, บี. ทาเบอร์ และเอ. เซนส์ เจ แม็กน. เรสัน., 2015, หน้า 190-1
• V. Lim, B. Marsden, B. Taber และ A. Zens เจ แม็กน. เรสัน., 2016, น.268
• เอช. ฮู เค. กฤษณมูรธี ขนาด ความละเอียด เคมี., 46 ฉบับที่ 7, 2008, หน้า 683-689
• เอ็ม. สมิธ, เอช. ฮู และเอเจ ชากา, เจ. แม็กน์ Reson., 151, 2001, หน้า 269-283
• อาร์. เคร้าช์, อาร์. โบเยอร์, ​​อาร์. จอห์นสัน และเค. กฤษณมูรธี แม็กน. เรสัน. เคมี., 42, 2004, หน้า 301-307