항진균제 Voriconazole의 완전한 지정을 촉진하기 위한 HFX NMR의 적용
AN-NM20170030 NMR 응용팀, JEOL USA Inc.
소개
불소는 재료 과학과 합법 및 불법 약물 모두에서 계속 증가하는 빈도로 발견됩니다[참조 1-5]. 이 애플리케이션 노트에서 결과는 불소에 대한 J-커플링을 나타내는 많은 원자를 포함하는 양성자, 탄소 및 질소 분자를 포함하는 분자인 보리코나졸을 명확하게 할당하기 위해 삼중 공명 NMR의 일상적인 적용에 의해 제공되는 단순화를 설명하기 위해 제시됩니다. ROYALPROBE HFX는 자기 결합을 활용하여 고효율 HF-X 튜닝을 제공하는 완전히 새로운 프로브 기술로, 최고 감도 전용으로 전환하는 간단한 스위치 역할을 할 수 있습니다. 1H 또는 19F 또는 매우 균형 잡힌 듀얼 1H/19F 주문형 성능. 참조 6-8은 ROYALPROBE HFX의 기술 개발에 대해 자세히 설명합니다.
XNUMXD덴탈의 1JNM-ECZR500 콘솔을 사용하여 ROYALPROBE HFX로 500MHz에서 획득한 H NMR 스펙트럼은 그림 2에 나와 있습니다. 구조의 특성 때문에 처음에는 명확한 할당을 용이하게 하는 미세한 구조가 거의 없습니다. 싱글렛으로 보이는 것을 포함하여 거의 모든 공명은 19F 디커플링. 그러나 2개를 포함하는 페닐 영역을 자세히 설명하는 그림 XNUMX의 상단 창 19없이 F 공진을 시각적으로 할당할 수 없습니다. 19F 디커플링. 디커플링 19F는 Phe-6, PHe-3 및 Phe-5에 대한 세 가지 공진이 각각 고전적으로 단순한 오르토, 오르토-메타 및 메타 커플링 패턴으로 드러나는 혼란을 제거합니다... 없이는 시각적으로 할당할 수 없습니다. 19F 디커플링.
그림 2에서 방법에 대한 간단한 그림을 볼 수 있습니다. 19F는 1H 스펙트럼이지만 훨씬 더 많은 정보를 쉽게 사용할 수 있어 실제로 어떤 특정 19F 종은 다음과 상호 작용합니다. 1H 공명. HFHETCOR 또는 HFCOSY와 같은 NMR 펄스 시퀀스를 사용하면 HF 연결을 3차원으로 매핑할 수 있습니다. 그림 2은 Voriconazole에 대해 얻은 HFCOSY XNUMXD 결과를 보여줍니다.
이 특정 예에서 매우 강력한 기능은 그림 1의 간단한 2D 양성자 결과를 고려하여 3개의 페닐 양성자를 쉽게 할당할 수 있다는 사실입니다. 1H NMR 커플링 패턴 HF-COSY는 이제 각각의 명확한 할당을 허용합니다. 19보리코나졸의 F 분자. 또한 HF-COSY는 관찰된 반응을 통해 1H 스펙트럼은 피리미딘 고리에서 H-4 및 H-6인 단일선입니다. 8.8-9.0ppm 영역에서 어떤 단일선이 Pym H-4 또는 Pym H6인지 지정하는 것은 아직 불가능하므로 추가 실험이 필요합니다.
사이의 상호 작용을 소개하기에 좋은 시간입니다. 19에 F 13C NMR 스펙트럼. 그림 4에서 중요한 신호 향상 및 단순화를 볼 수 있습니다. 13이중 디커플링으로 인한 C 스펙트럼 1시간 & 19F 만 디커플링에 반대 1H. 단순히 비교함으로써 13C 스펙트럼만 1이중 {를 사용하여 스펙트럼에 대한 H 디커플링1H 19F} 부착된 모든 탄소를 분리 19이제 F 원자가 명백해집니다. 또한 모든 19여 /13C 결합 상수는 간단한 검사로 추출할 수 있습니다. 아직 실제 할당을 할 수는 없지만 액세스 권한이 1H/19에프와 지금 13씨 {1H 19F } 데이터는 감도 향상 외에도 꽤 많은 정보를 쉽게 제공했습니다.
할당 과정의 이 시점에서 세 가지 핵 모두를 포함하는 이핵 실험을 도입할 때입니다. 1H, 13C 및 19F. 2차원 또는 3차원 조합이 가능하지만 우리는 둘 중 하나와 상관관계가 있는 더 높은 감도 실험에 초점을 맞출 것입니다. 1H 또는 19에프 13각각 적용되는 C 19F 또는 1모든 차원에서 H 디커플링. 1결합 HSQC 기반 상관관계 실험은 물론 직접 연결된 양성자 또는 불소를 13C. 개별 종의 할당이 알려진 경우 간단한 검사로 직접 연결된 파트너의 할당을 허용합니다.
지금까지 우리는 실제로 3개의 불소 원자만 지정했습니다(HF-COSY 및 간단한 19F 분리됨 1H 스펙트럼) 페닐 고리의 3개 양성자. 따라서, 1H/13C HSQC는 모든 직접 상관된 HC 쌍을 제공하고 양성자 Phe6, Phe3 및 Phe5에 대한 할당을 탄소 파트너로 이전합니다. 또한 다중도 편집된 HSQC는 OH(HSQC에서 누락됨) 및 지방족 CH, CH에 대한 다소 명백한 할당을 확인할 수 있게 합니다.2 그리고 CH3 종. 그만큼 1H/13씨 {19F} 보리코나졸에 대한 편집된 C2HSQC 결과가 그림 5에 나와 있습니다.
그림 5에서 더 흥미로운 점은 고독한 지방족 CH 탄소가 DMSOd에 의해 완전히 가려진 40ppm 부근에서 발견된다는 것입니다.6 그림 1의 4D 탄소 NMR 스펙트럼의 용매.
진행하기 전에 19F/13씨 {1H} C2HSQC 실험 이 작업을 위한 C2HSQC[참조 9]의 선택에 관한 몇 가지 세부 정보를 제공하는 것이 중요합니다. C2HSQC는 짧은 BIP 반전 펄스를 사용합니다. 13C 및 19F 180도 펄스. 참조 9에서 저자는 단일 보상 또는 단순한 사각 펄스 실험과 비교하여 이중 보상된 다중성 편집 HSQC 실험을 사용하여 얻은 성능의 큰 증가를 명확하게 설명합니다. 필요한 대역폭이기 때문입니다. 13씨, 그리고 특히 19F, 단순 정사각형 180 펄스를 거의 쓸모 없는 것으로 사용하도록 간단하게 렌더링합니다. 재초점 효과를 위해 맞춤형 쌍으로 BIP 반전 펄스[참조 10]를 선택하는 것도 매우 큰 19F/13260/(280*(1J) INEPT 전송에 필요합니다.
표 1에는 다음에 대한 모든 공명 화학적 이동을 나열합니다. 1H, 13C와 19F 및 이 시점에 대한 모든 할당을 나열합니다. 까지 1H, 13C 및 19F는 트리아졸 및 피리미딘 고리와 2개의 방향족 2차 탄소 모두에서 5개의 CH 공명을 제외하고 모든 것이 할당되는 것과 관련됩니다. 과제를 완료하고 XNUMX를 추가하려면 15N 공명은 장거리 이핵 연결 실험을 사용해야 합니다.
| 13C | 1H | 19F | 다수 | 양수인 |
| 162.37 | -- | -111.76 | CF | 페4 |
| 159.19 | -- | -107.02 | CF | 페2 |
| 157.37 | -- | -- | 콰트 | ? |
| 156.86 | -- | -134.83 | CF | 핌3 |
| 154.46 | 9.015 | -- | CH | ? |
| 150.87 | 7.585 | -- | CH | ? |
| 145.55 | 8.824 | -- | CH | ? |
| 145.36 | 8.202 | -- | CH | ? |
| 130.96 | 7.231 | -- | CH | 페6 |
| 124.97 | -- | -- | 콰트 | ? |
| 111.38 | 6.892 | -- | CH | 페5 |
| 104.46 | 7.157 | -- | CH | 페3 |
| 77.4 | -- | -- | 콰트 | C-오 |
| 55.89 | 4.774; 4.304 | -- | CH2 | 트리아졸 N2에서 CH1 |
| 40.06 | 3.899 | -- | CH | CH-CH3 포함 |
| 14.32 | 1.079 | -- | CH3 | CH3 |
| -- | 5.95 | -- | OH | OH |
gHMBCAD 펄스 시퀀스[참조 11]를 사용하여 획득했습니다. 1H/13씨 {19에프} 및 19F/13씨 {1H} 누락을 완료하기 위한 장거리 상관관계 실험 1시간 & 13C 과제. 게다가 1H/15N {19에프} 및 19F/15N {1H} 데이터는 보리코나졸의 5가지 질소를 지정하기 위해 수집되었습니다.
그림 7의 gHMBCAD를 빠르게 검사하면 이제 2차 탄소 Pym1 및 Ph4과 OH가 부착된 다소 분명한 지방족 4차 탄소를 할당할 수 있습니다. 또한 우리는 6개의 방향족 단일체 중 어느 것이 H3이고 H5인 피리미딘의 경우 또는 H4이고 H6인 트리졸의 경우에 대해 아직 말할 수는 없지만 트리아졸 및 피리미딘 고리 모두와 연관되어 있음을 이제 명확하게 알고 있습니다. . 따라서 Pym 3 & 5 및 Az XNUMX & XNUMX에 대한 모호성 외에 우리는 완전하고 쉽게 보리코나졸을 할당했습니다. 이러한 모호성을 해결하기 전에 1H/15N gHMBCAD 우리는 디커플링의 효과를 탐구할 것입니다. 19F 안으로 1H/13C gHMBCAD.
그림 8에서 비교 1H/13그림 7의 작은 상자 영역에 대한 C gHMBCAD. 디커플링 {19두 차원 모두에서 F}입니다. 이제 이사를 갈 시간이다. 1H/15그림 9 및 10의 N gHMBCAD에서 피리미딘 및 트리아졸 고리에 있는 2쌍의 단일항에 대한 모호성을 얼마나 쉽게 해결할 수 있는지 확인합니다.
| 13C | 1H | 19F | 다수 | 양수인 |
|
| 162.37 | -- | -111.76 | CF | 페4 | |
| 159.19 | -- | -107.02 | CF | 페2 | |
| 157.37 | -- | -- | 콰트 | 핌2 | |
| 156.86 | -- | -134.83 | CF | 핌3 | |
| 154.46 | 9.015 | -- | CH | 핌4 | |
| 150.87 | 7.585 | -- | CH | Az3 | |
| 145.55 | 8.824 | -- | CH | 핌6 | |
| 145.36 | 8.202 | -- | CH | Az5 | |
| 130.96 | 7.231 | -- | CH | 페6 | |
| 124.97 | -- | -- | 콰트 | 페1 | |
| 111.38 | 6.892 | -- | CH | 페5 | |
| 104.46 | 7.157 | -- | CH | 페3 | |
| 77.4 | -- | -- | 콰트 | C-오 | |
| 55.89 | 4.774; 4.304 | -- | CH2 | 트리아졸 N2에서 CH1 | |
| 40.06 | 3.899 | -- | CH | CH-CH3 포함 | |
| 14.32 | 1.079 | -- | CH3 | CH3 | |
| -- | 5.95 | -- | OH | OH | |
| 15N | |||||
| 299.91 | AZ2 | ||||
| 298.52 | 핌1 | ||||
| 297.52 | 핌5 | ||||
| 252.18 | Az4 | ||||
| 211.99 | Az1 |
이 시점에서 우리는 보리코나졸 샘플에 대한 모든 공명을 완전히 지정한다는 목표를 달성했지만 지금 사용할 수 있는 사치를 누리고 있습니다. 19F/13C 및 19F/15N gHMBCAD 전체 {1H} 많은 할당에 대한 완전히 독립적인 확인으로 분리. 그만큼 19F/13C gHMBC는 그림 11에 나와 있으며 19F/15그림 12의 N gHMBCAD.
결론
다양한 XNUMX차원 및 XNUMX차원 실험에서 HF-X NMR을 사용하여 선택한 예인 보리코나졸과 같은 중요한 약물의 모든 공명을 명확하게 지정하는 것이 가능합니다. ROYALPROBE HFX를 사용하면 완전 자동화 환경에서 이러한 일련의 실험에 주문형으로 쉽게 액세스할 수 있습니다.
참조
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- B. Taber 및 AP Zens, J. 매그. 레슨., 259, 2015, p114-120
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- M. Smith, H. Hu 및 AJ Shaka, J. Magn. Reson., 151, 2001, p.269-283
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