ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥ ΦΑΡΜΑΚΩΝworkshop ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥ...
Transcript of ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥ ΦΑΡΜΑΚΩΝworkshop ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥ...
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥ
ΦΑΡΜΑΚΩΝ
ΕΘΝΙΚΟ Ι∆ΡΥΜΑ ΕΡΕΥΝΩΝΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ & ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
2
3ο εργαστήριο
Φασµατοσκοπία NMR στη ∆ιαµορφωτικήΑνάλυση
• Φασµατοσκοπία NMR
• Εύρεση περιοριστικών αποστάσεων
• Χρήση περιοριστικών αποστάσεων
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
3
Ελαχιστοποίηση Ενέργειας
(Energy Minimization)
•Αλγόριθµοι Απότοµης Κατάδυσης (steepest
descent)
•Συζυγούς Βαθµίδας (conjugate gradient)
Powell
Newton-Raphson
∆ιαµορφωτική Ανάλυση
(Conformational Search)
•Αλγόριθµοι Προσοµοίωσης
(Simulation Algorithms)
Μοριακή ∆υναµική (Molecular Dynamics)
•Αλγόριθµοι Συστηµατικής Αναζήτησης
Εξονυχιστική αναζήτηση (Grid Scan)
•Αλγόριθµοι Στοχαστικής Αναζήτησης
Τυχαία ∆ειγµατοληψία
(Random Sampling)
Υπερπήδηση φραγµού Boltzmann
(Boltzmann Jump)
Monte Carlo
2∆ φασµατοσκοπία ΠΜΣ
(ROESY)
Πειραµατικά δεδοµένα για τις
ενδοµοριακές αποστάσεις
(Distance Geometry)
ΟµαδοποίησηΟµαδοποίηση ενεργειακάενεργειακά
ελαχιστοποιηµένωνελαχιστοποιηµένων δοµώνδοµών..
∆ιαµορφώσεις χαµηλής
ενέργειας που ικανοποιούν τα
πειραµατικά ROE.
Υπερθέσεις µε γνωστές
διαµορφώσεις βιοδραστικών
µορίων
Πιθανότερη βιοδραστική
διαµόρφωση.
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
4
Α) Φασµατοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισµού
NMR – Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
Φαινόµενο κατά το οποίο οι πυρήνες ατόµων µεαυτοστροφορµή (σπιν) υπό την επίδραση ισχυρού στατικούµαγνητικού πεδίου, όταν ακτινοβολούνται διεγείρονται καικατά την αποδιέγερσή τους δίνουν σήµα.
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
5
Τι είναι Spin
Θεµελιώδης ιδιότητα όπως το ηλεκτρικό φορτίο ή η µάζα.
Είναι πολλαπλάσια του 1/2 και µπορεί να είναι είτε + ή -.
Πυρήνες µε Spin
Τα πυρηνικά σωµατίδια όπως και τα ηλεκτρόνια, κινούνται σε τροχιακά.
Όταν ο αριθµός των πρωτονίων ή νετρονίων είναι ίσος µε 2, 8, 20, 28, 50,
82, και 126, τα τροχιακά είναι συµπληρωµένα. Επειδή έχουν σπιν, όπως
και τα ηλεκτρόνια, όταν γεµίζουν τα τροχιακά αυτά συζευγνύονται. Σχεδόν
όλα τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα έχουν ένα ισότοπο µε µη µηδενικό
πυρηνικό σπιν. Η φασµατοσκοπία NMR µπορεί να εφαρµοστεί σε ισότοπα
των οποίων η φυσική του αφθονία είναι αρκετά µεγάλη για να είναι
ανιχνεύσιµη.
Στον πυρηνικό µαγνητικό συντονισµό, µόνο τα ασύζευκτα πυρηνικά spins
παίζουν ρόλο.
= ηλεκτρόνιο= νετρόνιο= πρωτόνιο
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
6
Πυρηνικός – Μαγνητικός –Συντονισµός
• Πυρηνικός: Ανίχνευση πυρήνων µε σπιν.
• Μαγνητικός: Λήψη φασµάτων εντός µαγνητικού πεδίου.
• Συντονισµός: Οι πυρήνες διεγείρονται µε την εκποµπήυψίσυχνων παλµών προς το δείγµα και κατά τηναποδιέγερση λαµβάνεται το σήµα.
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
7
Πυρήνας Ασύζευκτα πρωτόνια Ασύζευκτα νετρόνια Net Spin (MHz/T)
1H 1 0 1/2 42.58
2H 1 1 1 6.54
31P 1 0 1/2 17.25
23Na 1 2 3/2 11.27
14N 1 1 1 3.08
13C 0 1 1/2 10.71
19F 1 0 1/2 40.08
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
8
Επίπεδα ενέργειας
Το σπιν ενός πρωτονίου το κάνει να συµπεριφέρεται ως µικρός
µαγνήτης (δίπολο).
Τοποθετείται σε εξωτερικό ισχυρό µαγνητικό πεδίο. Το δίπολο
προσανατολίζεται σε σχέση µε το εξωτερικό πεδίο.
Παράλληλα = χαµηλής ενέργειας διευθέτηση (N-S-N-S)
Αντιπαράλληλα = υψηλής ενέργειας διευθέτηση (N-N-S-S).
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
9
Ιδιότητες του Spin
Εντός µαγνητικού πεδίου έντασης B, ένα σωµατίδιο µε spin µπορεί να
απορροφήσει φωτόνιο σε συγκεκριµένη συχνότητα ν. Η συχνότητα εξαρτάται
από το γυροµαγνητικό λόγο, γ του σωµατιδίου.
ν=γ B
Για το υδρογόνο, γ = 42.58 MHz / T.
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
10
Μεταβάσεις
Το σωµατίδιο (πρωτόνιο) µπορεί να µεταβεί από τη στάθµη της χαµηλότερης ενέργειας
σε αυτή της υψηλότερης µε την απορρόφηση φωτονίου. Η ενέργεια του φωτονίου πρέπει
να ταιριάζει ακριβώς στην ενεργειακή διαφορά µεταξύ των δύο καταστάσεων. Η ενέργεια
E, ενός φωτονίου σχετίζεται µε τη συχνότητα, ν , και την σταθερά του Planck
(h = 6.626x10-34 J s).
E = h ν
Στο NMR (MRI), το µέγεθος ν καλείται και συχνότητα συντονισµού ή συχνότητα
Larmor.
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
11
Μαθηµατικά πίσω από την φασµατοσκοπία NMR
Εκθετικές συναρτήσεις
Τριγωνοµετρικές συναρτήσεις
Παράγωγοι και Ολοκληρώµατα
Τελεστές
Μήτρες
Μιγαδικοί αριθµοί
Μετασχηµατισµοί Fourier (φάσµα συνάρτησης χρόνου
– φάσµα συνάρτησης συχνότητας).
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
12
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
13
Ισχυρό Μαγνητικό Πεδίο
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
14
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
15
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
16
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
17
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
18
Βασικές παράµετροι
• Χηµική µετατόπιση δ (Chemical shift)
• Σταθερά σύζευξης J (J coupling)
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
19
Χηµική µετατόπιση δ
Η συχνότητα στην οποία συντονίζεται κάθε πυρήνας και µετράταιαναφορικά µε τη συχνότητα συντονισµού µιας ένωσης προτύπου.
Εκφράζεται σε µονάδες δ ppm (parts per million) σε σχέση µε τηνκορυφή απορρόφησης των πρωτονίων του TMS (δ=0).
Χηµική µετατόπιση δ = νi / ν0 (νi : συχνότητα συντονισµού του πυρήνα, ν0 : συχνότητα του οργάνου)
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
20
ΠαράδειγµαΣυγκεκριµένο πρωτόνιο οργανικού µορίου συντονίζεται σε συχνότητα120 Hz σε φασµατογράφο 60 ΜΗz. Ποια είναι η χηµική του µετατόπιση;Λύσηνi = 120 Ηz, ν0 = 60 106 Hz, δ=120/60 106= 2 ppm
Το ίδιο πρωτόνιο σε φασµατογράφο 100 ΜHz συντονίζεται σε συχνότητα200 Hz. Η χηµική µετατόπιση θα είναι δ= 200/100 106 = 2 ppm
Η χηµική µετατόπιση είναι ανεξάρτητη του οργάνου που χρησιµοποιείται.
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
21
Χηµική Μετατόπιση
Όλοι οι ενεργοί πυρήνες ενός δείγµατος δε συντονίζονται στην ίδια συχνότητα.
Η ένταση του µαγνητικού πεδίου φτάνει διαφοροποιηµένη σε κάθε πυρήνα.
Τα ηλεκτρόνια σθένους κάποιων ατόµων περιστρέφοντα µε τη φορά του εφαρµοζόµενου
πεδίου. Στους πυρήνες των ατόµων που διευθετούνται αντίθετα στο εφαρµοζόµενο πεδίο η
περιστροφή τους προκαλεί ένα µικρότερης έντασης µαγνητικό πεδίο.
Το µαγνητικό πεδίο που «αισθάνεται» ο κάθε πυρήνας (the effective field) είναι τελικώς
µικρότερο από το εφαρµοζόµενο µαγνητικό πεδίο.
Η ένταση του µικρότερου πεδίου Β1=σ Β0 (σ: σταθερά θωράκισης/προάσπισης).
Η ένταση που δέχεται ένας ενεργός πυρήνας: Β=Β0-Β1
B = Bo (1-σ)
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
22
Παράγοντες που επηρεάζουν τη χηµικήµετατόπιση.
• ∆ιαµαγνητική θωράκιση
Συντονισµός σε Β=Β0+Β1~ ηλεκτρονιακή πυκνότητα
• Μαγνητική ανισοτροπία
~Χηµικών δεσµών
Επαγωγικά ρεύµατα προς ορισµένεςδιευθύνσεις.
∆ιαµαγνητικό ρεύµα – θωράκιση
Παραµαγνητικό ρεύµα - αποθωράκιση
C = C
4,26CH3-F
3,10CH3-Cl
2,65CH3-Br
2,16CH3-J
0,0(CH3)4-Si
δ (ppm)Ένωση
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
23
Υψηλότερο πεδίο
Μικρές τιµές ppm
Θωράκιση
Aσθενέστερο πεδίο
Μεγάλες τιµές ppm
Αποθωράκιση
Κλίµακα φάσµατος NMR δ (ppm)
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
24
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
25
Σταθερά σύζευξης J
Σύζευξη των σπιν των πρωτονίων, στην οποία οφείλεται ηπολλαπλότητα των κορυφών.
Xαρακτηρίζεται από τη σταθερά σύζευξης J, η οποία ορίζεται ως ηαπόσταση µεταξύ των υποκορυφών που συνιστούν µια πολλαπλήκορυφή και µετράται σε µονάδες συχνότητας Ηz.
Πολλαπλή κορυφή = διαφετικοί συντονισµοί του ίδιου πρωτονίουλόγω ύπαρξης των γειτονικών.
π.χ. για το 1Η
Υπολογίζεται το πλήθος των υδρογόνων που συνδέονται στουςγειτονικούς άνθρακες
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
26
C C
H1 H2
Y
YX
X
δ Η1 ≠ δ Η2
2 πιθανοί προσανατολισµοί
B0
B0+B1
B0-B1
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
27
C C
X
X
H1
Y
H3
H3'∆υνατοί προσανατολισµοί
Και τα δύο παράλληλα στο Β0
Η3 παράλληλα – Η3’ αντιπαράλληλα στο Β0
Η3 αντιπαράλληλα - Η3’ παράλληλα στο Β0
Και τα δύο αντιπαράλληλα στο Β0
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
28
Κανόνες σύζευξης
• Αν πυρήνας µε σπιν ½ συζευγνύεται µε n
ισοδύναµους γειτονικούς πυρήνες, η κορυφή
συντονισµού του σχάζεται σε n+1 υποκορυφές.
• Οι εντάσεις των κορυφών προσδιορίζονται
στατιστικά και είναι ανάλογες µε τους συντελεστές
της διωνυµικής εξίσωσης (Τρίγωνο Pascal).
1 11 2 1
1 3 3 11 4 6 4 1
1 5 10 10 5 11 6 15 20 15 6 1
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
29
∆ίδυµη σύζευξη (geminal) 2J
εξαρτάται από την τιµή της γωνίας Η-C-Η.
Αυτό κυµαίνεται µεταξύ 0-20 Ηz για γωνίες µεταξύ 105-125°.
Γειτονική σύζευξη (vicinal=vic) 3J
η σταθερά σύζευξης µεταξύ δύο γειτονικών ατόµων υδρογόνου Η' και Η εξαρτάται
από τη δίεδρη γωνία φ, η οποία σχηµατίζεται από τα επίπεδα Η'C'C και C'C Η
Εξίσωση Karplus – Bristov
JHH’ = 8,5-συν2φ-0,28 0<φ<90JHH’ = 9,5-συν2φ-0,28 90<φ<180
Σταθ. Σύζευξης -------∆ίεδρη-------∆ιαµόρφωση
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
30
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
31
Β) Προσοµοίωση φασµάτων NMR
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
32
∆υσκολίες στα φάσµατα NMR
-Κορυφές που δεν ακολουθούν τους κανόνες πρώτης τάξης.∆ύσκολη πρόβλεψη πολλαπλότητας∆ύσκολη αποτίµηση µορίου
--Επικαλυπτόµενες κορυφές∆υσκολία υπολογισµού της σταθεράς σύζευξης
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
33
8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
6.534.10 3.002.26 2.20 2.182.16 2.142.07
DMSO-H
2.4
9
7.70 7.65 7.60 7.55 7.50 7.45 7.40 7.35 7.30 7.25 7.20 7.15 7.10 7.05 7.00
4.102.072.00
10
8 9
6, 6a,6b,6c
7
H2O
11
13,14,16,17
20 22 21 19
N
NN
NH
N
N
O1
2
3 4
5
6
7
8
9
10
11 1213
14
1516
17 1819
20
21
222324
25
6a
6b
6cirbesartanirbesartanirbesartan
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
34
N
NH
O
H
H
HH H
H
H
H
6
6'
6a6a'
6b6b'
6c
6c'
1.90 1.85 1.80 1.75 1.70 1.65 1.60
6.00 2.00
1.6
4
1.6
5
1.6
6
1.8
1
1.8
21.8
3
1.8
5
6΄,6a,6a΄,6b,6b΄,6c΄
6,6c
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
35
11.0 10.5 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5
3.373.07 2.290.99
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
36
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
37
Αρωµατική περιοχή φάσµατος
Πειραµατικό Φάσµα
Προσοµοιωµένο Φάσµα
13,14,16,17
20 22 21 19
6
6a
΄
6b
6b
΄
6c
6a
6΄6c
΄
6,6c
6΄,6c΄,6a,6a΄,6b,6b΄,6c,6c΄
Κυκλοπεντανικός δακτύλιος
N
NN
NH
N
N
O1
2
3 4
5
6
7
8
9
10
11 1213
14
1516
17 1819
20
21
222324
25
6a
6b
6c
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
38
J20-22=1,28J20-21=8,49J20-19=8
7,6720
J22-19=0,12J22-21=7,96
7,6522
• J21-20=8,497,5721
J19-14/16=-0,37,5319
Jορθο
=Jµετα
=Jπαρα
=17,08
13,14,16,17
J11-13/17=0,54,6711
-2,287
6,6a,6b,6c
• J7-8=71,468
• J8-9=71,259
J9-10=70,7910
Σταθερά σύζευξης
J (Hz)Χηµική µετατόπιση
δ(ppm)Άτοµο
J6b-6c΄=6,91, J6b-6c=2,191,846b΄
J6b΄-6b=11,35, J6b΄-6c΄=7,43, J6b΄-6c=9,651,856b
J6a΄-6b΄=6,91, J6a΄-6b=2,19J6a΄-6c΄=9,65, J6a΄-6c=5,55
1,846a΄
J6a-6a΄=11,35, J6a-6b΄=2,19, J6a-6b=9,65J6a-6c΄=5,55, J6a-6c=5,55
1,836a
• J6c΄-6c=0,061,806c΄
• J6΄-6a΄=6,91, J6΄-6a=7,43, J6΄-
6b΄=9,65• J6΄-6b=5,55, J6΄-6c΄=5,55, J6΄-6c=3,20
1,806΄
J6-6΄=0,06, J6-6a=9,65, J6-6a΄=2,19, J6-
6b΄=5,55J6-6b=5,55, J6-6c΄=3,20, J6-6c=0,30
1,656,6c
Σταθερά σύζευξης J (Hz)Χηµική
µετατόπιση
δ(ppm)
Άτοµ
ο
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
39
Ελαχιστοποίηση Ενέργειας
(Energy Minimization)
•Αλγόριθµοι Απότοµης Κατάδυσης (steepest
descent)
•Συζυγούς Βαθµίδας (conjugate gradient)
Powell
Newton-Raphson
∆ιαµορφωτική Ανάλυση
(Conformational Search)
•Αλγόριθµοι Προσοµοίωσης
(Simulation Algorithms)
Μοριακή ∆υναµική (Molecular Dynamics)
•Αλγόριθµοι Συστηµατικής Αναζήτησης
Εξονυχιστική αναζήτηση (Grid Scan)
•Αλγόριθµοι Στοχαστικής Αναζήτησης
Τυχαία ∆ειγµατοληψία
(Random Sampling)
Υπερπήδηση φραγµού Boltzmann
(Boltzmann Jump)
Monte Carlo
2∆ φασµατοσκοπία ΠΜΣ
(ROESY)
Πειραµατικά δεδοµένα για τις
ενδοµοριακές αποστάσεις
(Distance Geometry)
ΟµαδοποίησηΟµαδοποίηση ενεργειακάενεργειακά
ελαχιστοποιηµένωνελαχιστοποιηµένων δοµώνδοµών..
∆ιαµορφώσεις χαµηλής
ενέργειας που ικανοποιούν τα
πειραµατικά ROE.
Υπερθέσεις µε γνωστές
διαµορφώσεις βιοδραστικών
µορίων
Πιθανότερη βιοδραστική
διαµόρφωση.
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
40
Φάσµατα NMR
• 1D (1H, 13C, ..)
• 2D (οµοπυρηνικά, ετεροπυρηνικά)
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
41
Φάσµατα 2 διαστάσεων
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
42
∆ιαδικασία..
• Ταυτοποίηση του φάσµατος 1Η NMR (καικατά συνέπεια της δοµής ενός µορίου) µεχρήση δισδιάστατων COSY, NOESY.
• Εύρεση ενδοµοριακών περιοριστικώναποστάσεων από το δισδιάστατο φάσµα NMRNOESY.
• Εφαρµογή τους στη ∆ιαµορφωτική Ανάλυση
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
43
Ποια είναι η συνεισφορά του NMR
στη ∆ιαµορφωτική Ανάλυση;
Μεταβολή στην ένταση απορρόφησηςενός πρωτονίου όταν ακτινοβολείταιγειτονικό ή πλησίον ευρισκόµενοπρωτόνιο.
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
44
Υπολογισµός ενδοµοριακών αποστάσεων
από το ΝΟΕSY φάσµαόπου:
r απόσταση µεταξύ των πυρήνων Α και Χ.
τc χρόνος συσχετισµού περιστροφής του µορίου (correlation time).
α) Ο µέσος όγκος κανονικοποιείται ως προς τον αριθµό των πρωτονίων που
πιθανότατα συµµετέχουν στο ΝOE σήµα.
β) Επιλέγεται ο όγκος αναφοράς ο οποίος αντιστοιχεί σε δεδοµένη
απόσταση αναφοράς. Η επιλογή βασίζεται στη διαχωριστικότητα και στην
παρουσία χαµηλού επιπέδου θορύβου ώστε το ΝOE ίχνος να είναι ευκρινές.
Με αυτόν τον τρόπο δεν επιδέχεται αµφιβολία ότι ο όγκος που µετρήθηκε
αφορούσε σαφώς σήµα και δεν περιελάµβανε θόρυβο. Συνήθως επιλέγεται
το ΝOE σήµα µεταξύ δύο διαδοχικών αρωµατικών πρωτονίων, των οποίων
η απόσταση αναφοράς είναι 2,46Ǻ.
γ) Υπολογίζεται η απόσταση (R) για τα υπόλοιπα σήµατα ΝOE βάση της
σχέσης :
R RV
VREF
REF= 6
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
45
Ένα ολοκληρωµένο παράδειγµα…
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
46
8.0 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 7.4 7.3 7.2 7.1 7.0 6.9 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4
3.06 2.151.15 0.910.88
19
25
13,17
24 23
14,16
4
13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
3.06 3.002.502.452.40 2.39 2.222.15 0.91
DMSO-H
10
1121
7
26
8 9
COOH
N
N
HOOC
COOH
S
1
2
34
5
67
8
9
10
111213
14
15 16
17
18
1920
21 22
23
24
25
CH3SO3-
H
26Β
Α
Γ
eprosartaneprosartaneprosartan111HHH
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
47
2.4
9
8 9 10
26
7
2111
2324
14/16,4
19 25 13/17
12346 578F2 (ppm)
1
2
3
4
5
6
7
8
F1
(ppm)
14/16,4 19 13/17
2423
25
8 6,5
N
N
HOOC
COOH
S
1
2
3 4
5
67
8
9
10
111213
14
15 16
17
18
1920
21 22
23
24
25
CH3SO3-
26dqfdqfdqf cosycosycosy
10-9
8-7
9-8
13/17-14/16
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
48
11 21
78 9
10
26
DMSO
Πειραµατικό Φάσµα
Προσoµοιωµένο Φάσµα
gNMR – Cherwell
Scientific
Αλειφατική περιοχή φάσµατοςN
N
HOOC
COOH
S
1
2
3 4
5
67
8
9
10
111213
14
15 16
17
18
1920
21 22
23
24
25
CH3SO3-
26
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
49
Αρωµατική περιοχή φάσµατος
Πειραµατικό Φάσµα
Προσoµοιωµένο Φάσµα
N
N
HOOC
COOH
S
1
2
3 4
5
67
8
9
10
111213
14
15 16
17
18
1920
21 22
23
24
25
CH3SO3-
26
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
50
170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
N
N
HOOC
COOH
S
1
2
3 4
5
67
8
9
10
111213
14
15 16
17
18
1920
21 22
23
24
25
CH3SO3-
26
10
9
8 21
711
18 6
4
1923
25
13/17
24
5
14/16
152022 12
2
26
131313CCC
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
51
12345678
F2 (ppm)
10
90
100
80
70
50
60
40
30
20
110
120
130
140
8 9 10
26
7
2111
232414/16,4
19 25 13/17
hsqchsqchsqc
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
52
N
N
HOOC
COOH
S
1
2
3 4
5
67
8
9
10
111213
14
15 16
17
18
1920
21 22
23
24
25
CH3SO3-
26
H11,C13/17
H11,C5
H11,C12
H11,C2
H21,C19
H21,C23
H21,C20
H21,C22
H21,C6
H7,C2 H8,C2
H13/17,C11
H10,C9
H10,C8
H9,C10
H9,C7
H9,C8
H8,C10
H8,C9
H8,C7
H7,C9
H7,C8
H19,C2120
60
100
140
180
8 14 23567 ppm
ppm
8 9 10
26
7
2111
232414/16, 4
19 25 13/17
H23,C25
H23,C24
H23,C22
H24,C22
H24,C25
H13/17,C13/17H13/17,C14/16H19,C20
H25,C22
H4,C5
H14/16,C12
H4,C2
H14/16,C18 H19,C6
H25,C23
H14/16,C14/16
H19,C4
8 6,5
120
180
14/16,4 19 13/17
242325
hmbchmbchmbc
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
53
N
N
HOOC
COOH
S
1
2
3 4
5
67
8
9
10
111213
14
15 16
17
18
1920
21 22
23
24
25
CH3SO3-
26
12346 578
F2 (ppm)
2.4
9
1
2
3
4
5
6
7
8
F1
(ppm)
8 9 10
26
7
2111
2324
14/16,4
19 25 13/17
14/16,4 19 13/17
2423
25
8 6,5
roesyroesyroesy
7-13/1711-19
21-4
7-11 8-11
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
54
Καθορίζει την προσέγγιση του µεθυλενίου 7 της βουτυλοµάδας µε το φαινυλικό δακτύλιο
3,5 Å13/177
Καθορίζει την προσέγγιση του µεθυλενίου 11 µε το µεθυλένιο 19
2,6 Å1911
Καθορίζει την τιµή της δίεδρης γωνία τ4µεταξύ µεθυλενίου 19 και του ιµιδαζολίου
2,7 Å421
2,8 Å117
Καθορίζει την προσέγγιση της
βουτυλοµάδας µε το µεθυλένιο 11
3,9 Å118
ΑξιολόγησηΑπόστασηΆτοµα
N
N
HOOC
COOH
S
1
2
3 4
5
67
8
9
10
111213
14
15 16
17
18
1920
21 22
23
24
25
CH3SO3-
26
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
55
∆οµές µε τη χαµηλότερη
ενέργεια που ικανοποιούν
τις περιοριστικές αποστάσεις
Τελικές δοµές
• Τυχαία δειγµατοληψία(Random sampling)
• Άλµα Boltzmann(Boltzmann jump)
2000 δοµές ενεργειακά
ελαχιστοποιηµένες
Κατηγοριοποίηση των
ενεργειακά χαµηλότερων
δοµών
RΟΕ
Μοριακή ∆υναµικήµε χρήση των RΟΕ
Περιορισµών.
Υπολογιστική Χηµεία - ΠΜΣ
Πιθανή βιοδραστική διαµόρφωση
Υπέρθεση µε losartan
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
56
1η Κατηγορία 2η Κατηγορία 3η Κατηγορία 4η Κατηγορία
Αποτελέσµατα Τυχαίας δειγµατοληψίας
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
57
∆ιαµορφωτικά εναντιοµερή
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
58
Μοριακή ∆υναµική
Μ1 Μ2 Μ3
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
59
Υπέρθεση µε το losartan
losartanlosartan
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
60
Πιθανή Βιοδραστική ∆ιαµόρφωση
Structure Elucidation and Conformational Properties of Eprosartan a non peptide Angiotensin II AT1antagonist. Panagiotis Zoumpoulakis, Simona Golic Grdadolnik, John Matsoukas and Thomas Mavromoustakos. J.
Pharm. Biom. Analysis, In press 2002
WORKSHOP ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΥΦΑΡΜΑΚΩΝ
61
N
NN
NH
N
NCl
OH
N
N
HOOC
COOH
S
N
NN
NH
N
N
O
N
N
N
N
HOOC
CH3
CH3
N
NN
NH
N
N
EtO
COOCH(Me)O O
O
HNNN
N
N
O
COOH
HCHCH3H3C
N
NC
H3C CH3
OH
N
N
NNH
CO
O
CH2 O
O
H3C
O
Losartan IrbesartanEprosartan
Candesartan cilexetilTelmisartan Valsartan Olmesartan medoxomil
ΑΤ1 ΑνταγωνιστέςΘεωρητικόΘεωρητικόΘεωρητικό υπόβαθρουπόβαθρουπόβαθρο ΜοριακήςΜοριακήςΜοριακής ΒάσηςΒάσηςΒάσης τηςτηςτης υπέρτασηςυπέρτασηςυπέρτασης