Praca doktorska
Licencja
Korzystanie z tego materiału możliwe jest zgodnie z właściwymi przepisami o dozwolonym użytku lub o innych wyjątkach przewidzianych w przepisach prawa. Korzystanie w szerszym zakresie wymaga uzyskania zgody uprawnionego.Strategiczne i specyficzne podejście do badania enancjomerów i diastereoizomerów substancji aktywnych przy użyciu nowoczesnych technik spektroskopowych
| dc.abstract.en | Active substances used in the pharmaceutical industry, i.e. those components of the drug that are responsible for the therapeutic effect, in many cases contain stereogenic centers in the structure. Due to the fact that living organisms are also made of chiral molecules, the optical isomers of the active substance in vivo may differ in chemical and physical properties as well as the mode of action depending on the spatial structure. On account of the fact that the action of a chiral substance depends on the absolute configuration of the molecules forming it, it is very important to develop methods for its determination. There are several techniques that can be used for this purpose. The first useful group of techniques are methods using chromatography. The most important advantage of this technique is its selectivity, i.e. that it can separate all optical isomers, regardless of how many there are, although its disadvantage is the need to have standards with a confirmed structure and sufficiently high optical purity. The second group are chiraloptic spectroscopy methods, e.g. in the range of visible light and infrared circular dichroism, or polarimetry in which the presence of optical isomers in the sample causes the plane of polarized light that passes through the solution containing them to be deflected by a characteristic angle of the opposite value for enanciomers. Among spectroscopic methods, detailed structural information is provided by nuclear magnetic resonance spectroscopy, which I used in the research described in my work. Usually, NMR cannot differentiate chiral substances because atomic nuclei are isochronous, which means that the spectral parameters of enantiomers have the same values. The distinction between enantiomers is obtained, amongst others, by the use of chiral helpers (solvating – CSA, derivatizing – CDA) or chiral liquid crystals. Then, as a result of the formation of pseudodiastereo isomers (e.g. solvates), diastereoisomers (in the case of a chemical reaction), or anisotropic environment, an anisochronis obtained and the axis of atomic nuclei is obtained, and thus the registered spectraare characterized by different spectral parameters. In my work I have characterised two chiral active ingredients of the drug (API): solifenacin and one of the drug candidates that are described in the patent No. EP 3 511 334 A1: 1,2,3’,5’-tetrahydro-2’H-spiro[indole-3,1’-pyrrolo[3,4-c]pyrrole]-2,3’-dione by using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The first one is a widely used API in the treatment of bladder diseases, and the other is an innovative substance that activates the TP53 protein and is used as inhibitor of MDM2 developed by Adamed Pharma. For both molecules, on the basis of both single (1H, 13C NMR, DEPT) and two-dimensional (COSY, HSQC, HMBC, NOESY) spectra, a full signal assignment was made. Next, conformational stiffness was characterized on the basis of analysis of the shape of the spectral line as a function of temperature. API chirality studies were carried out using three methods: (i) optimal chiral helpers (Mosher acid and Pirkle alcohol) were selected and the structure of the formed solvates was determined with the help of quantum-mechanical calculations, (ii) residual dipole couplings induced by the use of a liquid crystal were analyzed, PBPMG polymer: poly-γ-p-biphenylmethyl glutamate, (iii) spectra of 1H and 13C NMER (nuclear magnetoelectric resonance) of theoretically predicted effects dependent on the antisymmetric part of the shielding tensor were calculated. The agreement between quantum mechanical calculations and experimental results was scanned, which allowed to determine a multi-pronged strategy for the control of enantiomers and diastereoisomers of active substances using modern nuclear magnetic resonance spectroscopy techniques. |
| dc.abstract.pl | Stosowane w przemyśle farmaceutycznym substancje czynne, czyli te składniki leku, które odpowiadają za efekt terapeutyczny, w wielu przypadkach zawierają w strukturze centra stereogeniczne. Ze względu na to, że organizmy żywe zbudowane są również z cząsteczek chiralnych, izomery optyczne substancji czynnej w warunkach in vivo mogą różnić się właściwościami chemicznymi, fizycznymi, jak również sposobem działania w zależności od budowy przestrzennej. Z uwagi na to, że działanie chiralnej substancji zależy od konfiguracji absolutnej tworzących ją cząsteczek, bardzo istotny jest rozwój metod jej określania. Istnieje kilka technik, które mogą być wykorzystane w tym celu. Pierwszą użyteczną grupą technik są metody wykorzystujące chromatografię. Najważniejszą zaletą tej techniki jest jej selektywność, czyli to, że może rozdzielić wszystkie izomery optyczne, bez względu na to, ile ich jest, choć jej wadą jest potrzeba posiadania wzorców o potwierdzonej strukturze i odpowiednio wysokiej czystości optycznej. Drugą grupę stanowią metody spektroskopii chiralooptycznej np. w zakresie światła widzialnego i podczerwieni dichroizm kołowy, czy polarymetria w przypadku której obecność izomerów optycznych w próbce powoduje, że płaszczyzna światła spolaryzowanego, które przechodzi przez zawierający je roztwór ulega odchyleniu o charakterystyczny kąt o przeciwnej wartości dla enacjomerów. Wśród metod spektroskopowych szczegółowych informacji strukturalnych dostarcza spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego, która wykorzystałem w badaniach opisanych w mojej pracy. Zazwyczaj za pomocą magnetycznego rezonansu jądrowego nie można różnicować substancji chiralnych ponieważ jądra atomowe są izochronowe co oznacza, że parametry spektralne enancjomerów mają takie same wartości. Rozróżnienie enancjomerów otrzymuje się m. in. poprzez zastosowanie pomocników chiralnych (solwatujących – CSA, derywatyzujących – CDA) lub chiralnych ciekłych kryształów. Wówczas na skutek tworzenia się pseudodiastereoizomerów (np. solwatów), diastereoizomerów (w przypadku reakcji chemicznej), lub anizotropowego środowiska uzyskuje się anizochroniczność jąder atomowych i w konsekwencji zarejestrowane widma enancjomerów charakteryzują się różnymi parametrami spektralnymi. W mojej pracy scharakteryzowałem za pomocą spektroskopii jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR) dwa chiralne składniki aktywne leku (API): solifenacynę i MDM2-inh o nazwie IUPAC (jeden z kandydatów na lek opisany w patencie EP 3 511 334 A1): 1,2,3’,5’-tetrahydro-2’h-spiro[indole-3,1’-pirolo[3,4-C]pirole]-2,3’-dion. Pierwszy z nich jest powszechnie stosowanym API w leczeniu chorób pęcherza moczowego a drugi jest innowacyjną substancją aktywującą białko TP53 i stosowaną jako inhibitor MDM2 opracowaną przez firmę Adamed Pharma. Dla obu cząsteczek na podstawie zarówno widm jedno (1H, 13C NMR, DEPT) jak i dwuwymiarowych (COSY, HSQC, HMBC, NOESY) wykonano pełne przypisanie sygnałów. Następnie scharakteryzowano sztywność konformacyjną na postawie analizy kształtu linii widmowej w funkcji temperatury. Badania chiralności API przeprowadzono trzema metodami: (i) wybrano optymalne pomocniki chiralne (kwas Moshera i alkohol Pirkle’a) i z pomocą obliczeń kwantowo-mechanicznych określono strukturę tworzących się solwatów, (ii) wykonano analizę resztkowych sprzężeń dipolowych wywołanych poprzez ciekły kryształ, polimeru PBPMG: poli-γ-p-bifenylometylo-glutaminianu, (iii) obliczono widma 1H i 13C NMER (ang. nuclear magnetoelectric resonance) przewidywanych teoretycznie efektów zależnych od antysymetrycznej części tensora ekranowania. Uzyskano zgodność pomiędzy obliczeniami kwantowomechnicznymi oraz wynikami eksperymentalnymi, co pozwoliło na określnie wielotorowej strategii kontroli enancjomerów i diastereoizomerów substancji aktywnych przy użyciu nowoczesnych technik spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego. |
| dc.affiliation | Uniwersytet Warszawski |
| dc.affiliation.department | Wydział Chemii |
| dc.contributor.author | Brzezicki, Artur |
| dc.date.accessioned | 2024-04-04T05:59:56Z |
| dc.date.available | 2024-04-04T05:59:56Z |
| dc.date.defence | 2024-04-16 |
| dc.date.issued | 2024-04-04 |
| dc.date.submitted | 2023-11-10 |
| dc.description.promoter | Garbacz, Piotr |
| dc.description.reviewer | Kupka, Teobald |
| dc.description.reviewer | Paradowska, Katarzyna |
| dc.description.reviewer | Potrzebowski, Marek |
| dc.identifier.orcid | 0009-0006-2048-960X |
| dc.identifier.uri | https://repozytorium.uw.edu.pl//handle/item/160295 |
| dc.language | pl |
| dc.language.other | en |
| dc.rights | FairUse |
| dc.subject.en | nuclear magnetic resonance |
| dc.subject.en | NMR |
| dc.subject.en | optical isomers |
| dc.subject.en | diastereoisomers |
| dc.subject.en | enantiomers |
| dc.subject.en | chirality |
| dc.subject.en | chiral auxiliary |
| dc.subject.en | identity |
| dc.subject.pl | jądrowy rezonans magnetyczny |
| dc.subject.pl | NMR |
| dc.subject.pl | izomery optyczne |
| dc.subject.pl | distereoziomery |
| dc.subject.pl | enancjomery |
| dc.subject.pl | chiralność |
| dc.subject.pl | pomocnik chiralny |
| dc.subject.pl | tożsamość |
| dc.title | Strategiczne i specyficzne podejście do badania enancjomerów i diastereoizomerów substancji aktywnych przy użyciu nowoczesnych technik spektroskopowych |
| dc.title.alternative | Strategic and specific approach to studying enantiomers and diastereomers of active pharmaceutical ingredients by using modern spectroscopic techniques |
| dc.type | DoctoralThesis |
| dspace.entity.type | Publication |