NMR Spectroscopy in Drug Development and Analysis (eBook)

Since the development of the NMR spectrometer in the 1950s, NMR spectra have been widely used for the elucidation of the 2D structure of newly synthesized and natural compounds. In the 1980s, the high-resolution NMR spectrometer (> 300 Mhz) and 2D experiments were introduced, which opens up the possibility to determine the 3D structure of large molecules, especially biomolecules. However, NMR spectroscopy has been rarely applied to drug analysis.
This book illustrates the power and versatility of NMR spectroscopy in the determination of impurities in and the content of drugs, the composition of polymer excipients, the characterization of isomeric drug mixtures, the complexity of drugs with small-size components or ions, and the behavior of drugs in acid and basic solution. In addition, NMR spectroscopy and especially the hyphenated technique with HPLC is shown to be a powerful tool to measure a drug and its metabolites in various body fluids. The solid state NMR technique can give information on the structure, especially the conformation of drugs and excipients in drug formulations. Recently, SAR by NMR, introduced by Fesik, impressively demonstrated the potential of NMR spectroscopy in drug development and in the characterization of the interaction between large molecules and ligands. The complexation between proteins, lipids and cyclodextrins with drugs is described. Finally, NMR imaging (MRI and MRS) can be used to characterize the liberation of drugs from a drug formulation. Furthermore, the distribution of substances in plants, in animals, in tissues and in humans can be visualized by imaging.
In short, this book covers all aspects of drug analysis. Seit ihrer Erfindung in den fünfziger Jahren hat die NMR-Spektroskopie ihren festen Platz in der Aufklärung der zweidimensionalen Struktur neu synthetisierter Substanzen sowie von Stoffen natürlichen Ursprungs. Mit der Einführung der Hochfeldgeräte in den achtziger Jahren konnten zweidimensionale Experimente (HETCOR, COSY) durchgeführt werden, mit deren Hilfe sich die dreidimensionale Struktur auch von sehr großen Molekülen, wie Biomolekülen, aufklären ließ. Obgleich jetzt mit der Einführung Hochfeld-NMR-Geräte eine sehr empfindliche Methode zur Verfügung stand, wurden NMR-Spektren nur selten zur quantitativen Analyse von Arzneistoffen herangezogen.
Das hier vorliegende Buch hat zum Ziel, die Möglichkeiten und Grenzen der NMR-Spektroskopie in der Analytik rund um den Arzneistoff aufzuzeigen: Dazu zählen die quantitative Bestimmung von Arzneistoffen und der in ihnen enthaltenen Verunreinigungen, die Charakterisierung von polymeren Hilfsstoffen oder Mischungen isomerer Arzneistoffe und von Komplexen aus Arzneistoffen mit kleinen und großen Komponenten (der Hilfsstoffe in der Arzneizubereitung) sowie das Verhalten von Arzneistoffen im Sauren und Basischen. Die Kopplung der NMR-Spektroskopie mit der HPLC bietet die Möglichkeit, sehr einfach Arzneistoffe und ihre Metaboliten in Körperflüssigkeiten zu identifizieren. Die Solid-State-Technik kann dem Pharmazeutischen Technologen wichtige Informationen über die dreidimensionale Struktur von Arznei- und Hilfsstoffen in einer Arzneizubereitung oder einem Pulver geben. Die kürzlich von Fesik beschriebene Möglichkeit der Analyse von Struktur-Wirkungs-Beziehungen mit Hilfe der NMR-Spektroskopie unterstreicht deren Bedeutung in der Arzneistoffentwicklung. Die Charakterisierung von Komplexen aus Arzneistoffen mit großen Molekülen wie Proteinen oder Membranbestandteilen, also mit den Zielstrukturen der Arzneistoffe, ist schon seit längerem ein fester Bestandteil des "Drug Design". Zuletzt wird auf das NMR-Imaging eingegangen, das zur Visualisierung der Arzneistofffreisetzung aus Zubereitungen, aber auch der Verteilung von Substanzen in lebenden Tieren, Menschen, Geweben oder Pflanzen dient.
Alles in allem zeigt dieses Buch, daß die NMR-Spektroskopie nicht nur ihre Funktion in der Strukturaufklärung hat, sondern mehr als bisher zur Analyse von Arzneistoffen herangezogen werden kann.