Studium komplexace -cyklodextrinu s diclofenacem s využitím NMR spektroskopie

Podobné dokumenty
1. Příloha 1 Návod úlohy pro Pokročilé praktikum z biochemie I

ZÁKLADNÍ EXPERIMENTÁLNÍ

Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 NÁRODNÍ KOLO. Kategorie E. Zadání praktické části Úloha 2 (30 bodů)

fenanthrolinem Příprava

O Minimální počet valencí potřebných ke spojení vícevazných atomů = (24 C + 3 O + 7 N 1) * 2 = 66 valencí

Měření a interpretace NMR spekter

Význam interakční konstanty, Karplusova rovnice

Význam interakční konstanty, Karplusova rovnice. konfigurace na dvojné vazbě a na šestičlenných kruzích konformace furanosového kruhu TOCSY

LEKCE 1b. Základní parametry 1 H NMR spekter. Symetrie v NMR spektrech: homotopické, enantiotopické, diastereotopické protony (skupiny)*

Digitální učební materiály slouží k zopakování a k testování získaných znalostí a dovedností.

Základní parametry 1 H NMR spekter

Hydrochemie koncentrace a ředění (výpočty)

Hydrochemie koncentrace a ředění (výpočty)

Sešit pro laboratorní práci z chemie

1) PROCENTOVÁ KONCENTRACE HMOTNOSTNÍ PROCENTO (w = m(s) /m(roztoku))

3 Acidobazické reakce

spinový rotační moment (moment hybnosti) kvantové číslo jaderného spinu I pro NMR - jádra s I 0

SADA VY_32_INOVACE_CH2

Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 NÁRODNÍ KOLO. Kategorie E. Zadání praktické části Úloha 1 (20 bodů)

Dynamické procesy & Pokročilé aplikace NMR. chemická výměna, translační difuze, gradientní pulsy, potlačení rozpouštědla, NMR proteinů

COSY + - podmínky měření a zpracování dat ztráta rozlišení ve spektru. inphase dublet, disperzní. antiphase dublet, absorpční

2 Roztoky elektrolytů. Osmotický tlak

ZÁKLADNÍ CHEMICKÉ POJMY A ZÁKONY

CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL.

INFRAČERVENÁ SPEKTROMETRIE A BIOSLOŽKY PALIV

Úloha č. 9 Stanovení hydroxidu a uhličitanu vedle sebe dle Winklera

Chemie paliva a maziva cvičení, pracovní sešit, (II. část).

Zápis o rozboru. E skleněné ISE závislé na ph roztoku, lze pomocí kombinované skleněné ISE sestrojit závislost ph na přidávaném

UNIVERZITA PARDUBICE

Příprava roztoků, absorpční spektrofotometrie

Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 NÁRODNÍ KOLO. Kategorie E. Řešení praktických částí

Postup při interpretaci NMR spekter neznámého vzorku

1 Základní chemické výpočty. Koncentrace roztoků

JODOMETRICKÉ STANOVENÍ ROZPUŠTĚNÉHO KYSLÍKU

Metody spektrální. Metody molekulové spektroskopie NMR. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Určení koncentrace proteinu fluorescenční metodou v mikrotitračních destičkách

TEORETICKÝ ÚVOD. Pipetování

HUSTOTA ROPNÝCH PRODUKTŮ

MATEMATIKA. vyšší úroveň obtížnosti DIDAKTICKÝ TEST MAGVD10C0T01. Testový sešit neotvírejte, počkejte na pokyn!

N A = 6, mol -1

Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 ŠKOLNÍ KOLO. Kategorie C ZADÁNÍ PRAKTICKÉ ČÁSTI (40 BODŮ)

Naše NMR spektrometry

Chemické výpočty II. Vladimíra Kvasnicová

Cvičení ke kurzu Obecná ekotoxikologie. Úloha A - Stanovení ekotoxicity v testu klíčení rostlin

Stanovení koncentrace složky v roztoku vodivostním měřením

STANOVENÍ CHLORIDŮ. Odměrné argentometrické stanovení chloridů podle Mohra

pracovní list studenta Komplexní sloučeniny Stanovení koncentrace kationtů přechodných kovů

MATEMATIKA. v úpravě pro neslyšící MAMZD19C0T01 DIDAKTICKÝ TEST SP-3-T SP-3-T-A

Laboratoř NMR Strukturní analýza a 2D NMR spektra

LEKCE 2b. NMR a chiralita, posunová činidla. Interpretace 13 C NMR spekter

LEKCE 3b. Využití 2D experimentů k přiřazení složitější molekuly. Zpracování, výpočet a databáze NMR spekter (ACD/Labs, Topspin, Mnova) ppm

LEKCE 7. Interpretace 13 C NMR spekter. Využití 2D experimentů. Zpracování, výpočet a databáze NMR spekter (ACD/Labs, Topspin, Mnova) ppm

Základní chemické výpočty I

Pokročilé cvičení z fyzikální chemie KFC/POK2 Vibrační spektroskopie

Dovednosti/Schopnosti. - orientuje se v ČL, který vychází z Evropského lékopisu;

ČÍSLO KYSELOSTI

Úloha č. 15 Stanovení antiradikálové aktivity metodou DPPH

Spektra 1 H NMR. Velmi zjednodušeně! Bohumil Dolenský

Automatická potenciometrická titrace Klinická a toxikologická analýza Chemie životního prostředí Geologické obory

NEUTRALIZAČNÍ ODMĚRNÁ ANALÝZA (TITRACE)

Chemické veličiny, vztahy mezi nimi a chemické výpočty

Úloha č. 1 Odměřování objemů, ředění roztoků Strana 1. Úkol 1. Ředění roztoků. Teoretický úvod - viz návod

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

UNIVERZITA PARDUBICE Fakulta chemicko-technologická Katedra analytické chemie. Nám. Čs. Legií 565, Pardubice.

Chemické výpočty I. Vladimíra Kvasnicová

pracovní list studenta Komplexní sloučeniny Stanovení koncentrace železnaté soli Aleš Mareček

Vyjadřuje poměr hmotnosti rozpuštěné látky k hmotnosti celého roztoku.

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4.

MNOŽSTVÍ KYSLÍKU VE VODĚ

Kurz 1 Úvod k biochemickému praktiku

E K O G Y M N Á Z I U M B R N O o.p.s. přidružená škola UNESCO

Autor: Tomáš Galbička Téma: Roztoky Ročník: 2.

Laboratorní úloha Diluční měření průtoku

Odborně-pedagogický koncept

Látky, jejich vlastnosti, skupenství, rozpustnost

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště Cesta brigádníků 693, Kralupy nad Vltavou Česká republika

ODDĚLOVÁNÍ SLOŽEK SMĚSÍ, PŘÍPRAVA ROZTOKU URČITÉHO SLOŽENÍ

Sešit pro laboratorní práci z chemie

MOLEKULOVÁ ABSORPČNÍ SPEKTROFOTOMETRIE

Vypočtěte, kolikaprocentní roztok hydroxidu sodného vznikne přidáním 700 g vody do 2,2 kg 80%ního roztoku hydroxidu.

VÝPO C TY. Tomáš Kuc era & Karel Kotaška

PROTOKOL O PROVEDENÍ LABORATORNÍ PRÁCE. Pomůcky: Doplňte všechny části plamene kahanu a uveďte, jakou mají teplotu.

2.1 Pokyny k otevřeným úlohám. Výsledky pište čitelně do vyznačených bílých polí. 2.2 Pokyny k uzavřeným úlohám

Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 KRAJSKÉ KOLO. Kategorie A ZADÁNÍ PRAKTICKÉ ČÁSTI (40 BODŮ) Časová náročnost 120 minut

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Složení roztoků. Výukové materiály. Chlorid sodný. Autor: RNDr. Jana Parobková. Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl.

Oborový workshop pro SŠ CHEMIE

Biochemický ústav LF MU (V.P.) 2010

Hmotnost atomů a molekul 6 Látkové množství 11. Rozdělení směsí 16 Separační metody 20. Hustota, hmotnostní a objemový zlomek 25.

KOMPLEXOMETRIE C C H 2

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Pracovní list - Laboratorní práce č. 7 Jméno: Třída: Skupina:

Laboratorní práce č. 1: Přibližné určení průměru molekuly kyseliny olejové

MATEMATIKA. základní úroveň obtížnosti DIDAKTICKÝ TEST MAGZD10C0T01. Testový sešit neotvírejte, počkejte na pokyn! Didaktický test obsahuje 20 úloh.

Nukleární Overhauserův efekt (NOE)

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

2) Připravte si 3 sady po šesti zkumavkách. Do všech zkumavek pipetujte 0.2 ml roztoku BAPNA o různé koncentraci podle tabulky.

Transkript:

Jména: Datum: Studium komplexace -cyklodextrinu s diclofenacem s využitím NMR spektroskopie Cílem laboratorního cvičení je prozkoumat interakce léčiva diclofenac s -cyklodextrinem v D 2 O při tvorbě komplexu za pomoci 1 H NMR spektroskopie. Cyklodextriny jsou látky složené z 6 a více glukopyranosových jednotek. Glukopyranosové jednotky spojené -1,4 glykosidickou vazbou vytváří kavitu ve tvaru kónusu, jejíž velikost se odvíjí od počtu propojených jednotek. -cyklodextrin se skládá ze šesti jednotek, -cyklodextrin (CD) ze sedmi a -cyklodextrin z osmi jednotek. Kavity cyklodextrinů mají dostatečnou velikost pro vazbu specifických molekul a tedy tvorbu inkluzních komplexů. Stabilita takových komplexů je ovlivněna mnoha faktory, mezi něž patří míra hydrofobních/hydrofilních vlastností molekuly, kavity a vnějšího prostředí (rozpouštědla) a vhodná velikost kavity pro zkoumanou molekulu. Mezi nejběžnější farmaceutické aplikace cyklodextrinů patří zvýšení rozpustnosti, stability a dostupnosti léčiv v lidském těle. Dále se cyklodextriny využívají jako chirální selektory nebo jako receptory pro různorodé molekuly. Diclofenac (sodná sůl kyseliny 2-[(2,6-dichlorfenyl)amino]fenyloctové DCF) je jedním z nejužívanějších protizánětlivých léčiv. V organismu pomáhá tlumit účinky enzymu cyklooxygenázy, který stojí za tvorbou sloučenin způsobující zánětlivé reakce, látek zvyšující tělesnou teplotu a vyvolávajících pocit bolesti. Používá se zejména k léčbě bolesti kloubů, šlach, zubů či hlavy. Na základě specifických interakcí mezi CD a DCF mohou být optimalizovány fyzikálněchemické a farmaceutické vlastnosti léčiv, ve kterých je diclofenac účinnou složkou a kde se CD používá pro zvýšení rozpustnosti DCF v lidském těle. Pro návrh takového léčiva je důležité znát nejen strukturu komplexu, ale také jeho konstantu stability. V této úloze s využitím NMR spektroskopie zjistíte, v jakém poměru vzniká komplex CD DCF, jak struktura takového komplexu vypadá a jaká je jeho konstanta stability. Předlaboratorní příprava: 1. Přiřaďte signály -cyklodextrinu (CD) v 1 H a 13 C NMR spektru (využijte 1 H, 13 C, APT, COSY, HSQC a HMBC spektrum) 2. Přiřaďte signály diclofenacu (DCF) v 1 H a 13 C NMR spektru (využijte 1 H, 13 C, APT, COSY, HSQC a HMBC spektrum) 3. Doplňte odpovědi na zadané otázky k CD, DCF a vyjádřete vztah pro konstantu stability K a Naměřená NMR spektra potřebná k přiřazení jednotlivých signálů molekulám jsou nahrána v souborech LabNMR-DCF.pdf a LabNMR-CD.pdf Úkoly: 1. Naměřte 1 H NMR spektra titračního experimentu roztoků CD a DCF ve vodě 2. Určete stechiometrii komplexu CD-DCF (sestrojte z naměřených dat Job plot) 3. Vypočtěte konstantu stability komplexu CD-DCF 4. Z naměřených dat určete pravděpodobnou strukturu komplexu 1

Postup: 1. Do Eppendorfky si připravte roztok CD v D 2 O (c = 2 mmol/l, V = 2,1 ml, M (CD) = 1134,98 g/mol, D 2 O = 1,107 g/ml). Míchejte na Vortexu do rozpuštění. Roztok nemusí mít přesně zadanou koncentraci, ale pro další výpočty je nutné připravenou koncentraci znát přesně, proto je potřeba zvážit látku i přidané rozpouštědlo. m (CD) = mg m (D 2 O) = g V (D 2 O) = ml c (CD) = mg/mg c (CD) = mol/l 2. Do Eppendorfky si navažte diclofenac (c = 20 mmol/l, V = 1 ml, M(DCF) = 318,13 g/mol). Místo čisté D 2 O použijte k rozpuštění roztok CD z bodu 1 a pečlivě promíchejte na Vortexu. Tímto je zajištěno, že koncentrace CD je v obou roztocích shodná, tj. nebude se jejich mísením měnit. m (DCF) = mg m (D 2 O) = g V (D 2 O) = ml c (DCF) = mg/mg c (DCF) = mol/l 3. NMR kyvetu zvažte včetně uzávěru, napipetujte do ní 0,5 ml roztoku CD a opět kyvetu zvažte, abyste znali množství roztoku CD. Změřte a zpracujte 1 H NMR spektrum, proveďte korekci posunů a uložte jako b0. 4. Proveďte postupně 5 přídavků roztoku DCF: V 1 = 25 L, V 2 = 50 L, V 3 = 50 L, V 4 = 125 L, V 5 = 200 L. Po každém přídavku zvažte kyvetu, změřte 1 H NMR spektrum, uložte postupně jako b1 až b5, proveďte korekci posunů a odečtěte chemické posuny signálů CD. 5. Do NMR kyvety napipetujte 0,5 ml roztoku DCF a kyvetu zvažte. Změřte 1 H NMR spektrum, uložte b6, proveďte korekci posunů a odečtěte posuny signálů CD a DCF. 6. Proveďte postupně 3 přídavky roztoku CD: V 7 = 100 L, V 8 = 150 L, V 9 = 175 L. Po každém přídavku kyvetu zvažte, změřte 1 H NMR spektrum a uložte b7, b8, b9. Proveďte korekci posunů a odečtěte chemické posuny signálů CD. 7. Data zpracujte v tabulkovém procesoru MS Excel a vypočtěte konstantu stability komplexu. 8. Změřte 1 H NMR spektra série vzorků A K připravených v NMR kyvetách. Vzorky jsou připraveny smícháním různých poměrů roztoků DCF a CD dle následující tabulky. Celkový objem roztoků v NMR kyvetách je 0,5 ml. A B C D E F G H I J K CD 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% DCF 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 9. Z naměřených spekter A K odečtěte chemické posuny [ppm] vždy dvou signálů CD a dvou signálů DCF. Sestrojte Job plot a určete z něj stechiometrii daného komplexu. (Graf Job plot: Osa x molární zlomek látky ve vzorku, osa y součin molárního zlomku látky ve vzorku a změny chemického posunu signálu). Tabulky a grafy vypracujte v souboru Excel Lab_NMR_DCF_CD na listu Job plot. 10. Z naměřeného ROESY spektra určete přibližnou strukturu komplexu -cyklodextrinu s diclofenacem. Tento sešit budete odevzdávat jako váš protokol, proto piště přímo do něj. 2

-cyklodextrin (CD) 1. Kolik bude mít CD signálů v 1 H NMR spektru připraveného vzorku? Proč lze signály protonů hydroxylových skupin zcela opomenout? Který z protonů bude mít nejvyšší chemický posun? 2. Do struktury molekuly vepište multiplicity jednotlivých signálů protonů. Bude se některá z interakčních konstant výrazně od ostatních lišit? Vezměte v úvahu vztah velikosti interakční konstanty a dihedrálního úhlu (Karplusova rovnice). 3. Z naměřených NMR spekter přiřaďte signály molekule CD. Uveďte jejich chemický posun [ppm], multiplicitu a velikost interakčních konstant [Hz]. 3

Diclofenac (DCF) 4. Uveďte počet signálů DCF a jejich multiplicitu v 1 H NMR spektru. 5. Do struktury molekuly vepište chemický posun signálů protonů [ppm], jejich multiplicitu a velikost interakčních konstant [Hz]. 4

Doplňte chemické posuny [ppm] a změny chemických posunů [Hz] pro příslušné signály molekuly CD. Doplňte vypočítané koncentrace CD a DCF jednotlivých roztoků. m(kyveta) b0 - b5 [g] (H1) [ppm] (H2) [ppm] (H3) [ppm] (H4) [ppm] (H5) [ppm] m(kyveta) b6 - b9 [g] roztok c (CD) [mmol/l] c (DCF) [mmol/l] hmotnost roztoku [g] (H1) [Hz] (H2) [Hz] (H3) [Hz] (H4) [Hz] (H5) [Hz] b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 5

Konstanta stability K a 6. Vyjádřete vztah pro asociační konstantu (konstantu stability) K a. 7. Vyjádřete vztah pro výpočet koncentrace komplexu v rovnováze (vyjděte z rovnovážné konstanty a látkové bilance interagujících složek). 8. K výpočtům využijte soubor Excel s názvem Lab_NMR_DCF_CD, který vyhodnotíte jako součást vašeho protokolu. Do listu Záznam titračního experimentu zapište chemické posuny signálů -cyklodextrinu a ostatní experimentální hodnoty. Do listu Výpočet konstanty stability vyberte signály takových protonů, které mají největší změnu chemických posunů při komplexaci a vypočtěte pomocí funkce Řešitel konstantu stability komplexu. Vypočítaná hodnota konstanty stability K a : 6

9. Do schématické struktury molekuly CD vyznačte, kde dochází při tvorbě komplexu k vazbě. 10. Z následujících schematických znázornění struktur komplexu vyberte (na základě ROESY spektra komplexu) nejpravděpodobnější. 7