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Probing Short-Range Interactions in Isostructural Hydrate and Perhydrate of Dabrafenib by Magic-Angle Spinning Solid-State NMR
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2024-07-21 , DOI: 10.1021/acs.analchem.4c01317 Sunil K Rai 1 , Lokeswara Rao Potnuru 1 , Nghia Tuan Duong 2 , Toshio Yamazaki 2 , Ashwini K Nangia 3 , Yusuke Nishiyama 2, 4 , Vipin Agarwal 1
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2024-07-21 , DOI: 10.1021/acs.analchem.4c01317 Sunil K Rai 1 , Lokeswara Rao Potnuru 1 , Nghia Tuan Duong 2 , Toshio Yamazaki 2 , Ashwini K Nangia 3 , Yusuke Nishiyama 2, 4 , Vipin Agarwal 1
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Dabrafenib (DBF), an anticancer drug, exhibits isostructural properties in its hydrate (DBF⊃H2O) and perhydrate (DBF⊃H2O2) forms, as revealed by single-crystal X-ray diffraction. Despite the H2O and H2O2 solvent molecules occupying identical locations, the two polymorphs have different thermal behaviors. In general, determination of stoichiometry of H2O in the perhydrate crystals is difficult due to the presence of both H2O and H2O2 in the same crystal voids. This study utilizes magic-angle spinning (MAS) solid-state NMR (SSNMR) combined with gauge-included projector augmented wave calculations to characterize the influence of solvent molecules on the local environment in pseudopolymorphs. SSNMR experiments were employed to assign 1H, 13C, and 15N peaks and identify spectral differences in the isostructural pseudopolymorphs. Proton spectroscopy at fast MAS was used to identify and quantify H2O2/H2O in DBF⊃H2O2 (mixed hydrate/perhydrate). 1H–1H dipolar-coupling-based experiments were recruited to confirm the 3D molecular packing of solvent molecules in DBF⊃H2O and DBF⊃H2O2. Homonuclear (1H–1H) and heteronuclear (1H–14N) distance measurements, in conjunction with diffraction structures and optimized hydrogen atom positions by density functional theory, helped decipher local interactions of H2O2 with DBF and their geometry in DBF⊃H2O2. This integrated X-ray structure, quantum chemical calculations, and NMR study of pseudopolymorphs offer a practical approach to scrutinizing crystallized solvent interactions in the crystal lattice even without high-resolution crystal structures or artificial sample enrichment.
中文翻译：
通过魔角旋转固态核磁共振探测达拉非尼同构水合物和过水合物中的短程相互作用
单晶 X 射线衍射揭示了达拉非尼 ( DBF ) 是一种抗癌药物，其水合物 ( DBF⊃H 2 O ) 和过水合物 ( DBF⊃H 2 O 2 ) 形式具有同构特性。尽管H 2 O和H 2 O 2溶剂分子占据相同的位置，但这两种多晶型物具有不同的热行为。一般来说，由于在同一晶体空隙中同时存在H 2 O和H 2 O 2 ，因此很难确定过水合物晶体中H 2 O的化学计量。本研究利用魔角旋转 (MAS) 固态核磁共振 (SSNMR) 与包含测量仪的投影仪增强波计算相结合，来表征溶剂分子对假多晶型物中局部环境的影响。 SSNMR 实验用于指定1 H、 13 C 和15 N 峰并鉴定同构假多晶型物的光谱差异。快速 MAS 质子光谱用于识别和定量DBF⊃H 2 O 2 （混合水合物/过水合物）中的H 2 O 2 /H 2 O。 采用基于1 H– 1 H 偶极耦合的实验来确认DBF⊃H 2 O和DBF⊃H 2 O 2中溶剂分子的 3D 分子堆积。同核 ( 1 H– 1 H) 和异核 ( 1 H– 14 N) 距离测量，结合衍射结构和通过密度泛函理论优化的氢原子位置，有助于破译 H 2 O 2与DBF的局部相互作用及其几何形状。 DBF⊃H 2 O 2 。这种集成的 X 射线结构、量子化学计算和假多晶型核磁共振研究提供了一种实用的方法来检查晶格中结晶溶剂的相互作用，即使没有高分辨率晶体结构或人工样品富集。
更新日期：2024-07-21
中文翻译：
通过魔角旋转固态核磁共振探测达拉非尼同构水合物和过水合物中的短程相互作用
单晶 X 射线衍射揭示了达拉非尼 ( DBF ) 是一种抗癌药物，其水合物 ( DBF⊃H 2 O ) 和过水合物 ( DBF⊃H 2 O 2 ) 形式具有同构特性。尽管H 2 O和H 2 O 2溶剂分子占据相同的位置，但这两种多晶型物具有不同的热行为。一般来说，由于在同一晶体空隙中同时存在H 2 O和H 2 O 2 ，因此很难确定过水合物晶体中H 2 O的化学计量。本研究利用魔角旋转 (MAS) 固态核磁共振 (SSNMR) 与包含测量仪的投影仪增强波计算相结合，来表征溶剂分子对假多晶型物中局部环境的影响。 SSNMR 实验用于指定1 H、 13 C 和15 N 峰并鉴定同构假多晶型物的光谱差异。快速 MAS 质子光谱用于识别和定量DBF⊃H 2 O 2 （混合水合物/过水合物）中的H 2 O 2 /H 2 O。 采用基于1 H– 1 H 偶极耦合的实验来确认DBF⊃H 2 O和DBF⊃H 2 O 2中溶剂分子的 3D 分子堆积。同核 ( 1 H– 1 H) 和异核 ( 1 H– 14 N) 距离测量，结合衍射结构和通过密度泛函理论优化的氢原子位置，有助于破译 H 2 O 2与DBF的局部相互作用及其几何形状。 DBF⊃H 2 O 2 。这种集成的 X 射线结构、量子化学计算和假多晶型核磁共振研究提供了一种实用的方法来检查晶格中结晶溶剂的相互作用，即使没有高分辨率晶体结构或人工样品富集。
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