Új kiroptikai módszerek bio- és gyógyszermolekulák vizsgálatában = New chiroptical method development for (bio)medicinal molecules

Benzotiazin intermedier származékokat állítottunk elő, amelyek felhasználásával 2-ecetsavészter és amid sorozatokat szintetizáltunk. Ezek szelektív AMPA antagonista kinazolon származékaink közvetlen bioizoszter analógjai. Megvalósítottuk új benzotiadiazin származékok szintézisét, amelyek pKa értékei egy nagyságrenddel alacsonyabbak az analóg kinazolon származékokénál, így központi idegrendszeri penetrációjuk is kedvezőbb. Az NMDA antagonista pirrolo-kinazolindionok C-gyűrű-felnyílt származékainak királis derivatizálására kidolgoztunk egy új eljárást N-metil-aszparaginsavak és N-metil-succinimidek előállítására. Elvégeztük a szintetizált kinazolin származékok ennatiomerjeinek HPLC-s elválasztását és kiroptikai tulajdonságainak vizsgálatát Cirkuláris Dikroizmus spektroszkópiás módszerrel. Az enantiomerek CD spektroszkópiás vizsgálatát kapcsolt HPLC-CD/UV technikával végeztük el és az on-line CD/UV spektrumok felhasználásával a sztereoizomerek enantiomer-viszonyát az ellipticitás-abszorbancia hányadosok, az ún. g értékek meghatározásával bizonyítottuk. Háromlépcsős grádiens RPHPLC módszerrel a DHEA, a DHEA-S és három, a bioszintézis során keletkező szteroid valamint a DHEA három fontos metabolitját sikerült elválasztani. A progesztogén hatású norgesztrel gamma-ciklodextrinnel enantioszelektív oldhatóságot mutatott. A norgesztrel enantiomer aránya elválasztás nélkül gyorsan és pontosan meghatározható CD spektroszkópiás módszerrel. | We have prepared benzothiazine intermediers and used them for the synthesis of a series of 2-acetic acid esters and amides. These are direct bioisosteric analogues of our selective AMPA antagonist quinazolone derivatives. We successfully synthesized new benzothiadiazine derivatives with pKa values a degree of magnitude lower than those of the analogous quinazolone derivatives, thus with better penetration ability into the central nervous system. We have developed a new method for the synthesis of N-methylaspartic acids and N-methylsuccinimides that can be used in the chiral derivatization of C-ring-opened NMDA antagonist pyrroloquinazolinedione derivatives. We have performed the HPLC separation of the enantiomers of the synthesized quinazoline derivatives and characterized their chiroptical properties by circular dichroism spectroscopy. We used a coupled HPLC-CD/UV method for proving the enantiomeric relationship of the stereoisomers, using ellipticity-absorbance ratios, also known as g-values. We successfully separated DHEA, DHEA-S, three steroids formed in the biosynthesis and three important metabolites of DHEA by a three-step gradient RPHPLC method. Norgestrel, with a progestogen activity, showed enantiomer-selective solubility with gamma-cyclodextrin. The enantiomeric ratio of norgestrel could be quickly and accurately determined by CD spectroscopy without resorting to the separation of the enantiomers

Molekuláris tulajdonságok és membrántranszport = Molecular properties and membrane transport

Legfontosabb eredménye, hogy kifejlesztettünk egy olyan micro-plate alapú in vitro, nagy áteresztőképességű permeábilitási modellt, amely képes a vegyületek bőrön keresztüli felszívódását előre jelezni, ezáltal alkalmas a felfedező gyógyszerkutatásban a transzdermális gyógyszerbevitelre szánt vegyületek kiválasztására. Az ú.n. „skin PAMPA” modell kidolgozásakor optimáltuk a membrán összetételét, a hidratáció idejét és módját, az inkubáció kísérleti körülményeit. A természetes bőralkotó ceramidok modellbeli helyettesítésére szintetizáltunk funkcióban és tulajdonságokban hasonló, de olcsón előállítható hosszú szénláncú borkősavdiamidokat (certramidok). A módszert összesen 38 eltérő szerkezetű vegyület felhasználásával validáltuk, prediktivitását humán bőr penetrációs adatokkal való összehasonlítással igazoltuk. A kidolgozott módszer standardizált, jól reprodukálható, robosztus és költséghatékony eljárás. Szisztematikus vizsgálatok alapján megállapítottuk az ionizálható vegyületek oldhatóság-pH függését leíró Henderson-Hasselbalch egyenlet évényességét és korlátait. Vizsgáltuk a mikronizálás és nanonizálás hatását az egyensúlyi oldhatóságra több gyógyszeranyagon. Rámutattunk polimorfok egyensúlyi oldhatóság méréseinek korlátaira. Kidolgoztuk az egyensúlyi oldhatóság meghatározás helyes gyakorlatának irányelveit. Eredményeinket 6 megjelent és 2 megjelenés alatt lévő publikációban tettük közzé. | As the most important novelty of this research, a high throughput microplate based in vitro permeability model has been developed for the prediction of human skin penetration that is suitable for pharmaceutical, cosmetic and chemical industry. The optimization of membrane composition and hydration and the determination of experimental parameters resulted in the so called “skin PAMPA” model. As ceramides were not suitable for usage in HT method, structural and chemical analogues, long chain tartaric acid diamides (certramides) have been synthesized and applied in the membrane. The model has been tested and validated using 38 structurally diverse compounds and its performance has been proved in correlation studies against 3 different human skin permeability databases, so it is a standardized, reproducible, robust and cost-effective system. The validity and limitations of Henderson-Hasselbalch equation describing the solubility-pH profile of ionizable compounds has been determined in a systematic study. The effect of micronization and nanonization on equilibrium solubility has been investigated on several different drug compounds. The limitations of equilibrium solubility determination of polymorphs have also been studied and the guidelines of equilibrium solubility determination have been established. Our results have been published in 6 peer-reviewed journals and two more paper is in the process of publication

Synthesis and characterization of long-chain tartaric acid diamides as novel ceramide-like compounds

molecule

Biomolekulák mikrospeciációja = Microspeciation and Biomolecules

Biomolekulák mikrospeciációja Az élő világ sokféleségének egyik oka, hogy ugyanazon molekula többféle töltéssel és szerkezettel (azaz mikrorészecske, mikrospecies formájában) fordulhat elő és vehet részt az egyes kémiai és biokémiai folyamatokban, változatos reakciótermékeket eredményezve. E nanosecundum egyedi élettartamú, egymásba folytonosan átalakuló, ezért elválaszthatatlan, csak közvetett módszerekkel vizsgálható részecskék koncentrációjának és tulajdonságainak meghatározásában (mikrospeciációjában) - többek közt - megvalósítottuk: Új típusú, az irodalomban le nem írt mikroszkópikus fizikai-kémiai mennyiségek bevezetését (rotamer-specifikus megoszlási hányados, észter hidrolízis sebességi mikroállandó) Élettani vagy gyógyszertani jelentőségű molekulák jellemzését részecske-specifikus paraméterekkel (stressz elleni glutation, magzatvédő fólsav, tumorgátló metotrexát és imatinib, köhögéscsillapító folkodin, penicillin és kefalosporin antibiotikumok, gyulladásgátló tenoxikám, stb.) A mikro- és szubmikro speciáció körébe tartozó elvi kérdések tisztázását (mikroállandók és rotamer populációk NMR-alapú meghatározásának kritikai értékelése, az első irodalmi négycsoportos mikrospeciáció, a hisztamin biológiai kémiája). Eredményeink világszínvonalú nemzetközi folyóiratokban kaptak nyilvánosságot (J. Med. Chem., J. Phys. Chem. B, Anal. Bioanal. Chem., Eur. J. Pharm, Electrophoresis, stb.) | MICROSPECIATION OF BIOMOLECULES The chemical and biological diversity of the world stems partly from the fact that the molecules - especially the bio- and drug molecules - occur and react in various forms of protonation and conformation (i.e. microspecies), resulting in a cornucopia of products. Microspecies are of nanoseconds individual lifetime, which makes them inseparable, coexisting ones. In the research of their analytical determination and physicochemical characterization (i.e. microspeciation) our results include: Introduction and determination of previously undefined microscopic physicochemical quantities (rotamer-specific partition coefficient, microscopic rate constants of ester hydrolysis) Characterization of bio- and drug molecules in terms of species-specific parameters (anti-stress glutathione, fetus-protective folic acid, anti-cancer methotrexate and imatinib, anti inflammatory tenoxicame, penicilline and cephalosporine antibiotics, glutamate receptor ligand NMDA, etc.) Elucidation of some principal questions concerning microspeciation (critical reviews on NMR methods to evaluate microconstants and rotamer populations, microscopic characterization of a tetradentate ligand for the first time, the biological chemistry of histamine) Our results appeared in world-class journals of the field (J. Med. Chem., J. Phys. Chem. B, Anal. Bioanal. Chem., Eur. J. Pharm, Electrophoresis, etc.

Synthetic and quantum chemical study on the regioselective addition of amines to methyl maleamate.

Synthetic and theoretical studies were performed to gain insight into the regioselectivity in the mechanism of aspartyl-isoaspartyl formation, modeled by additions of ammonia and primary amines to methyl maleamate. Reactions between maleamate and aliphatic, araliphatic amines or O-methyl acetimidate lead to the formation of N-substituted isoasparaginates. The size of the amine and the activating effect of the amide and ester group on the double bond are the determining factors of the site of addition. The formation of both isomers was observed only in the case of ammonia addition. The regioselectivity was predicted on the basis of the charge distribution for low-energy methyl maleamate conformers, calculated at the B3LYP/6-311++G(2df,2pd)//B3LYP/6-31+G(d) level, both in gas phase and in methanol. The methyl isoasparaginate over methyl asparaginate product ratio was computed based on the free energy Boltzmann distribution of their conformers. The calculated 2 : 1 ratio is in agreement with the experimental regioselectivity of the addition of nitrogen nucleophiles