NMR Spectroscopy Studies of Phosphorus-Containing Compounds

Abstract

Dissertation Ing. Markéta Christou Abstract Phosphorus is a biogenic element and a key element in modern organic and medicinal chemistry. The non-metallic catalysis based on chiral phosphates is a fast-evolving field similarly to phosphorus-based prodrugs. Phosphorus is also widely used in the industry, e.g. in pesticides or food additives. Many of the compounds named above bear a chiral centre on the phosphorus atom. Thus, it is critical to determine their structure and stereochemistry because it controls their physico-chemical properties. For structural and stereochemical analysis, NMR spectroscopy is a standard method, usually based on 1H, 13C, 15N, 19F or 31P isotopes. 31P NMR spectroscopy can also be ideal for reaction monitoring as 31P spectra are less complicated than 1H, and 31P is more sensitive than 13C nucleus. In this work, I used 31P NMR spectroscopy to monitor the photo-initiated fragmentation of phosphate-based self-immolative (SI) linkers. The linkers are decomposed in a cascade of chemical reactions via self-immolation based on intramolecular cyclisation resulting in the drug release. I studied a series of newly designed prodrug linkers bearing two cargos. The 31P NMR reaction monitoring with in situ irradiation enabled us to observe the reaction course and capture even metastable reaction...

Dizertační práce Ing. Markéta Christou Abstrakt Fosfor je biogenní prvek a je klíčový v moderní organické syntéze a medicinální chemii. Asymetrická katalýza reakcí organickými molekulami na bázi chirálních fosfátů (bez přítomnosti kovu) je rychle se vyvíjejícím oborem podobně jako proléčiva na bázi fosforu. Fosfor je také široce využíván v průmyslu, je např. součástí pesticidů nebo potravinářských přísad. Mnoho z výše uvedených sloučenin nese chirální centrum na atomu fosforu. Je tedy důležité určit jejich strukturu a stereochemii, protože ta předurčuje jejich fyzikálně-chemické vlastnosti. Pro stereochemickou analýzu je standardní metodou NMR spektroskopie, obvykle založená na izotopech 1H, 13C, 15N, 19F nebo 31P. 31P NMR spektroskopie může být také efektivně využita pro monitorování reakcí, protože 31P NMR spektra jsou méně komplikovaná než 1H, zároveň je však 31P citlivější než 13C. V této práci jsem použila 31P NMR spektroskopii ke sledování fragmentace fosfátových self- imolativních (SI) spojek iniciované světlem. Po osvícení fosfátové spojky podléhají intramolekulární cyklizaci následně vedoucí k uvolnění léčiva. Studovala jsem sérii nově navržených spojek proléčiv nesoucích dvě odstupující skupiny. 31P NMR s in situ ozařováním nám umožnilo sledovat průběh reakce v reálném čase, a navíc zachytit i...