Penggunaan HFX NMR untuk Memudahkan Penyerahan Lengkap Agen Anti-kulat Voriconazole

PENGENALAN

Fluorin didapati dengan kekerapan yang semakin meningkat dalam sains bahan dan kedua-dua ubat yang sah dan terlarang [ref 1-5]. Dalam nota permohonan ini, keputusan dibentangkan untuk menggambarkan pemudahan yang diberikan oleh penggunaan rutin NMR tiga resonans untuk menetapkan vorikonazol dengan jelas, molekul yang mengandungi molekul proton, karbon, dan nitrogen dengan banyak atom yang menunjukkan gandingan J kepada fluorin. ROYALPROBE HFX ialah teknologi probe baharu sepenuhnya yang menggunakan gandingan magnetik untuk menghasilkan penalaan HF-X yang sangat cekap yang boleh berfungsi sebagai suis ringkas kepada sensitiviti tertinggi yang dikhususkan. ¹H atau ¹⁹F atau dwi yang sangat seimbang ¹H/¹⁹F prestasi atas permintaan. Rujukan 6-8 memperincikan perkembangan teknologi untuk ROYALPROBE HFX.

. ¹Spektrum H NMR yang diperoleh pada 500 MHz dengan ROYALPROBE HFX menggunakan konsol JNM-ECZR500 dibentangkan dalam rajah 2. Kerana sifat struktur terdapat pada pandangan pertama struktur halus yang sangat kecil untuk memudahkan tugasan yang jelas. Hampir semua resonans termasuk apa yang kelihatan seperti singlet dipertajam dengan ketara dengan penggunaan ¹⁹F penyahgandingan. Walau bagaimanapun, anak tetingkap atas rajah 2 memperincikan rantau fenil yang mengandungi dua ¹⁹F resonans tidak boleh diberikan secara visual tanpa ¹⁹F penyahgandingan. Penyahgandingan ¹⁹F menghilangkan kekeliruan dengan tiga resonans untuk Phe-6, PHe-3 dan Phe-5 yang didedahkan dengan corak gandingan orto, orto-meta dan meta klasik yang mudah... tidak boleh diberikan secara visual tanpa ¹⁹F penyahgandingan.

Dalam rajah 2 kita melihat ilustrasi mudah untuk bagaimana ¹⁹F boleh berinteraksi dengan ¹Spektrum H tetapi lebih banyak maklumat boleh didapati dengan mudah untuk memetakan spesifik yang mana ¹⁹Spesies F berinteraksi dengan mana ¹H resonans. Urutan nadi NMR seperti HFHETCOR atau HFCOSY membenarkan sambungan HF dipetakan dalam dua dimensi. Rajah 3 menunjukkan keputusan HFCOSY 2D yang diperolehi untuk Voriconazole.

Ciri yang sangat berkuasa dalam contoh khusus ini ialah fakta bahawa mengambil proton 1D mudah terhasil daripada rajah 2 di mana 3 proton fenil mudah ditetapkan oleh ¹Corak gandingan H NMR HF-COSY kini membenarkan penetapan yang jelas bagi setiap satu ¹⁹Molekul F dalam vorikonazol. Di samping itu, HF-COSY mendedahkan melalui tindak balas yang diperhatikan ke dalam ¹Spektrum H singlet iaitu H-4 dan H-6 dalam cincin pirimidin. Masih belum mungkin untuk menetapkan singlet mana dalam rantau 8.8-9.0ppm ialah Pym H-4 atau Pym H6 jadi percubaan lanjut akan diperlukan.

Ini adalah masa yang baik untuk memperkenalkan interaksi antara ¹⁹F apabila ¹³C spektrum NMR. Dalam rajah 4 peningkatan dan penyederhanaan isyarat yang ketara boleh dilihat untuk ¹³Spektrum C yang dibawa oleh penyahgandingan dwi ¹H & ¹⁹F berbanding hanya decoupling ¹H. Dengan hanya membandingkan ¹³C spektrum dengan sahaja ¹H menyahganding kepada spektrum dengan dwi {¹H ¹⁹F} menyahganding semua karbon dengan melekat ¹⁹Atom F kini menjadi jelas. Di samping itu semua ¹⁹F /¹³Pemalar gandingan C boleh diekstrak dengan pemeriksaan mudah. Ambil perhatian bahawa tugasan sebenar tidak boleh dibuat lagi tetapi harus jelas bahawa akses kepada ¹H/¹⁹F dan sekarang ¹³C {¹H ¹⁹Data F } telah dengan mudah memberikan sedikit maklumat sebagai tambahan kepada peningkatan sensitiviti.

Pada ketika ini dalam proses tugasan sudah tiba masanya untuk memperkenalkan eksperimen heteronuklear melibatkan ketiga-tiga nukleus, ¹H, ¹³C dan ¹⁹F. Walaupun mana-mana gabungan 2 atau 3 dimensi mungkin, kami akan menumpukan pada eksperimen sensitiviti yang lebih tinggi yang mengaitkan sama ada ¹H atau ¹⁹F kepada ¹³C dengan penggunaan masing-masing sama ada ¹⁹F atau ¹H decoupling dalam semua dimensi. Eksperimen korelasi berasaskan HSQC 1 ikatan sudah tentu bersifat simpan kira semata-mata dengan membenarkan pemetaan mudah proton atau fluorin yang disambungkan secara langsung untuk ¹³C. Bagi kes di mana mana-mana penetapan spesies individu diketahui, ia membenarkan penugasan rakan kongsi yang berkaitan secara langsung melalui pemeriksaan mudah.

Setakat ini kami hanya sebenarnya menetapkan 3 atom fluorin (melalui HF-COSY dan mudah ¹⁹F dipisahkan ¹Spektrum H) 3 proton dalam gelang fenil. Oleh itu, ¹H/¹³C HSQC akan menyediakan semua pasangan HC yang berkorelasi secara langsung dan memindahkan tugasan untuk proton Phe6, Phe3, & Phe5 kepada rakan kongsi karbon. Di samping itu HSQC yang diedit kepelbagaian akan membenarkan pengesahan tugasan yang agak jelas untuk OH (hilang dalam HSQC) dan CH alifatik, CH₂ dan CH₃ spesies. The ¹H/¹³C {¹⁹F} keputusan C2HSQC yang diedit untuk vorikonazol ditunjukkan dalam rajah 5.

Lebih menarik lagi dalam rajah 5 karbon CH alifatik tunggal ditemui berhampiran 40ppm yang dikaburkan sepenuhnya oleh DMSOd₆ pelarut dalam spektrum NMR karbon 1D dalam rajah 4.

Sebelum meneruskan ke ¹⁹F/¹³C {¹H} Percubaan C2HSQC adalah penting untuk memberikan beberapa butiran mengenai pilihan C2HSQC [ref 9] untuk kerja ini. C2HSQC menggunakan denyutan penyongsangan BIP pendek untuk kedua-duanya ¹³C dan ¹⁹F denyutan 180 darjah. Dalam rujukan 9, pengarang dengan jelas menggambarkan peningkatan besar dalam prestasi yang diperolehi dengan menggunakan eksperimen HSQC yang disunting kepelbagaian berganda pampasan berbanding dengan pampasan tunggal, atau eksperimen nadi segi empat tepat. Ini kerana lebar jalur diperlukan untuk ¹³C, dan terutamanya ¹⁹F, hanya menjadikan penggunaan segi empat tepat 180 nadi sebagai hampir tidak berguna. Pilihan denyutan penyongsangan BIP [ref 10] dalam pasangan yang disesuaikan untuk memberi kesan pemfokusan semula juga berfaedah kerana ia sangat besar. ¹⁹F/¹³Pemalar gandingan C (260 – 280 Hz) yang memberikan sedikit masa untuk 1/(2*(¹J) diperlukan untuk pemindahan INEPT.

Dalam jadual 1 kami akan menyenaraikan semua anjakan kimia resonans untuk ¹H, ¹³C, dan ¹⁹F dan senaraikan semua tugasan ke tahap ini. Setakat ini ¹H, ¹³C dan ¹⁹F mengambil kira segala-galanya ditetapkan kecuali untuk 2 resonans CH dalam kedua-dua cincin triazol dan pirimidin dan 2 karbon kuaternari aromatik. Untuk menyelesaikan tugasan serta menambah 5 ¹⁵N resonans kita mesti menggunakan eksperimen sambungan heteronuklear jarak jauh.

Urutan nadi gHMBCAD [ref 11] digunakan untuk memperoleh ¹H/¹³C {¹⁹F} dan ¹⁹F/¹³C {¹H} eksperimen korelasi jarak jauh untuk melengkapkan yang hilang ¹H & ¹³C tugasan. Sebagai tambahan ¹H/¹⁵N {¹⁹F} dan ¹⁹F/¹⁵N {¹Data H} telah diperoleh untuk menetapkan 5 nitrogen dalam vorikonazol.

Ambil perhatian bahawa dengan hanya pemeriksaan pantas gHMBCAD dalam rajah 7 kita kini boleh menetapkan karbon kuaterna Pym2 dan Ph1 serta karbon kuaterna alifatik yang agak jelas yang mana OH dilampirkan. Tambahan pula kini kita juga kini mengetahui dengan jelas yang mana antara 4 singlet aromatik yang dikaitkan dengan kedua-dua cincin triazol dan pirimidin walaupun kita belum boleh mengatakan untuk kes pirimidin iaitu H4 dan yang mana H6 atau untuk trizole iaitu H3 dan yang mana H5 . Oleh itu, selain daripada kekaburan untuk Pym 4 & 6 dan Az 3 & 5 kami telah memberikan vorikonazol sepenuhnya dan mudah. Sebelum kita menyelesaikan kekaburan ini dengan ¹H/¹⁵N gHMBCAD kita akan meneroka kesan penyahgandingan ¹⁹F dalam ¹H/¹³C gHMBCAD.

Dalam rajah 8 kita bandingkan ¹H/¹³C gHMBCAD untuk kawasan berkotak kecil dalam rajah 7. Perhatikan penyederhanaan besar yang terhasil daripada penyahgandingan {¹⁹F} dalam kedua-dua dimensi. Kini tiba masanya untuk berpindah ke ¹H/¹⁵N gHMBCAD dalam rajah 9 & 10 dan lihat betapa mudahnya kita boleh menyelesaikan kekaburan untuk 2 pasang singlet dalam cincin pirimidin dan triazol.

13C	1H	19F	Multiplicity	Berikan
162.37	--	-111.76	CF	Phe4
159.19	--	-107.02	CF	Phe2
157.37	--	--	quat	Pym2
156.86	--	-134.83	CF	Pym3
154.46	9.015	--	CH	Pym4
150.87	7.585	--	CH	Az3
145.55	8.824	--	CH	Pym6
145.36	8.202	--	CH	Az5
130.96	7.231	--	CH	Phe6
124.97	--	--	quat	Phe1
111.38	6.892	--	CH	Phe5
104.46	7.157	--	CH	Phe3
77.4	--	--	quat	C-OH
55.89	4.774; 4.304	--	CH2	CH2 dan triazole N1
40.06	3.899	--	CH	CH-dengan CH3
14.32	1.079	--	CH3	CH3
--	5.95	--	OH	OH
		15N
		299.91		AZ2
		298.52		Pym1
		297.52		Pym5
		252.18		Az4
		211.99		Az1

Pada ketika ini kami telah mencapai matlamat untuk memberikan sepenuhnya semua resonans untuk sampel vorikonazol tetapi mempunyai kemewahan yang boleh digunakan sekarang ¹⁹F/¹³C dan ¹⁹F/¹⁵N gHMBCAD dengan penuh {¹H} penyahgandingan sebagai semakan bebas sepenuhnya bagi kebanyakan tugasan. The ¹⁹F/¹³C gHMBC ditunjukkan dalam rajah 11 dan ¹⁹F/¹⁵N gHMBCAD dalam rajah 12.

KESIMPULAN

Dengan menggunakan HF-X NMR dalam pelbagai eksperimen satu dan dua dimensi adalah mungkin untuk menetapkan dengan jelas semua resonans dalam ubat penting seperti contoh vorikonazol yang dipilih. ROYALPROBE HFX membenarkan akses atas permintaan yang mudah kepada pelbagai jenis eksperimen dalam persekitaran automasi penuh.

RUJUKAN

• Wang et al, Kimia. Rev. 2014, 114, p2432−2506
• Zhou et al, Kimia. Rev. 2016, 116, p422−518
• http://www.slweb.org/ftrcfluorinatedpharm.html
• Banister et al, ACS Chem. Neurosci., 2015, 6 (8), p1445–1458
• Trachsel, D., Ujian Dadah. Analisis, 2012, 4: p577–590
• B. Taber dan AP Zens, J. Magn. Reson., 259, 2015, p114-120
• P. Bowyer, J. Finnigan, B. Marsden, B. Taber, dan A. Zens, J. Magn. Reson., 2015, p190-1
• V. Lim, B. Marsden, B. Taber, dan A. Zens, J. Magn. Reson., 2016, hlm.268
• H. Hu, K. Krishnamurthy, Magn. Res. Kimia., 46 keluaran 7, 2008, ms 683-689
• M. Smith, H. Hu, dan AJ Shaka, J. Magn. Reson., 151, 2001, ms 269-283
• R. Crouch, R. Boyer, R. Johnson, dan K. Krishnamurthy, Magn. Reson. Kimia., 42, 2004, p301-307