Автореферат (1145464)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиСЕЛИВАНОВ Станислав ИвановичПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ И ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНАЯ ДИНАМИКАМОДИФИЦИРОВАННЫХ АНАЛОГОВ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ НА ОСНОВЕДАННЫХ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМРСпециальность 02.00.03 – органическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора химических наукСанкт-Петербург2017Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждениивысшего образования “Санкт-Петербургский государственный университет”Официальные оппоненты:Доктор химических наук, профессор Калабин Геннадий Александрович, ФГАОУ ВО“Российский университет дружбы народов” (Москва)Доктор химических наук, профессор Клочков Владимир Васильевич, ФГАОУ ВО“Казанский (Приволжский) федеральный университет” (Казань)Доктор химических наук, профессор Островский Владимир Аронович, ФГБОУ ВО“Санкт-Петербургский государственный технологический институт (техническийуниверситет)” (Санкт-Петербург)Ведущая организация:ФГАОУ ВО “Южный федеральный университет” (Ростов-на-Дону)Защита состоитсяиюня 2017 г.

в 16 часов на заседании диссертационного СоветаД 212.232.28 при Санкт-Петербургском государственном университетепо адресу: 199004, г. Санкт-Петербург, Средний проспект 41/43, БХА.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Санкт-Петербургскогогосударственного университета, Университетская наб., д. 7/9 и на сайте www.spbu.ruАвтореферат разослан “Ученый секретарьдиссертационного Совета”_____________2017 г.(Сорокоумов В. Н.)3Общая характеристика работыАктуальность темы данной работы определяется произошедшими в последнеевремя изменениями в стратегии отбора новых веществ, предназначенных длябиологических исследований.

В настоящее время создание новых препаратов сулучшенными характеристиками требует значительно больше материальных ивременных затрат для изучения их биологических свойств, чем это былонеобходимо ранее. Поэтому в основе нового подхода лежит предварительный анализразличных докинг-взаимодействий лиганд-рецепторных комплексов.

Это позволяетпровести обоснованный отбор веществ, предназначенных для биологическихисследований и значительно удешевить программы по созданию препаратов сулучшенными свойствами и/или сократить время их проведения. Для успешнойреализации этой стратегии крайне важно обладать достоверными данными обособенностях пространственного строения новых веществ еще до стадии ихбиологического тестирования.Среди физико-химических методов структурных исследований органическихсоединений, способных эффективно решать такую задачу, важное место занимаетспектроскопия ЯМР. Результаты ее использования, наряду с даннымирентгеноструктурного анализа (РСА) и молекулярного моделирования (ММ),являются необходимым и крайне важным условием успешной реализации новойстратегии предварительного отбора потенциальных лекарственных средств средимодифицированных аналогов стероидных гормонов, являющихся объектаминастоящего исследования.

Поэтому уровень развития спектроскопии ЯМР ирасширение ее возможностей по установлению пространственного строения иконформационного состава данного класса органических соединений являются,соответственно, определяющим эту успешную реализацию фактором и,одновременно, самостоятельной задачей.Революционные изменения в спектроскопии ЯМР, связанные с переходом наимпульсный способ регистрации (Ernst R. R., Andersen W. A., 1966), и появлениеновых высокоэффективных корреляционных методов получения необходимойинформации и способов ее обработки привели к интенсивному поиску и развитиюпринципиально новых подходов, позволяющих решать задачи, постановка которыхранее казалась невозможной. Особенно значительный прогресс наблюдался вобласти применения спектроскопии ЯМР для установления строения и изучениядинамики биоорганических макромолекул с учетом особенностей их спектральных ирелаксационных характеристик.

Именно здесь наиболее полно были использованыпреимущества анализа данных ЯМР на основе математических методов обработкиинформации.Аналогичная тенденция к индивидуализации методологии и поиску оптимальнойсистемы доказательств наблюдается в последнее время и в отношении других группхимических соединений, объединенных характерными для них проблемамииспользования спектроскопии ЯМР.

Эти проблемы связаны, прежде всего, соспецификой спектральных проявлений и с различием релаксационныххарактеристик представителей каждой из этих групп. Важным следствием этогопроцесса является необходимость критического отношения к результатамметодических и методологических подходов, разработанных для иных типовхимических соединений, поскольку выводы об эффективности использованиякакого-либо метода спектроскопии ЯМР применительно, например, к большим4биоорганическим молекулам, могут оказаться противоположными при ихиспользовании для случая малых стероидных молекул. Это, прежде всего, относитсяк способам получения наиболее важных для конформационного анализа исходныхданных и к методологии определения на их основе соответствующихгеометрических параметров исследуемой молекулы.

Следовательно, разработкаэффективного подходаприменения спектроскопии ЯМР к изучениюпространственного строения и внутримолекулярной динамики модифицированныханалогов стероидных гормонов в жидкой фазе с учетом специфичности ихспектральных и релаксационных характеристик является неотъемлемой частью инеобходимым условием решения общей задачи поиска наиболее перспективныхвеществ-лидеров при создания новых лекарственных средств.К моменту начала данного исследования в литературе практически отсутствовалипримеры корректной идентификации сигналов алифатических протонов стероидныхгормонов.

Применение спектроскопии ЯМР в структурных исследованиях стероидовограничивалось использованием различных эмпирических закономерностей дляхимических сдвигов ядер 13С и/или нескольких наиболее характерных протонныхсигналов. Такой подход, основанный на базе данных по химических сдвигам дляструктурно близких известных соединений, способен, в лучшем случае, даватьдостоверную информацию лишь о принадлежности исследуемой молекулы к томуили иному уже изученному изоряду, но не об особенностях ее пространственногостроения в случае структурных модификаций и/или конформационныхпревращений.Эти недостатки и ограничения существовавших подходов, а также новыевозможности появившихся корреляционных гомо- и гетероядерных методовспектроскопии ЯМР явились определяющими при разработке стратегии настоящегоисследования, основанной на: а) ‒ полном анализе перекрывающейся алифатическойобласти спектра ЯМР 1Н стероидных молекул, в которой сосредоточена основная инаиболее важная для конформационного анализа часть информации, б) – точномопределении наиболее стереоспецифичных параметров парных взаимодействий –скалярных констант (2-6JН-Н) и ядерных эффектов Оверхаузера (ЯЭО),в) ‒ количественной оценке соответствующих им геометрических характеристик –торсионных углов θН-Н и межпротонных расстояний rH-H, и сопоставлении их ссоответствующими данными РСА и/или расчетных методов.Цели работы– Разработка новой эффективной методологии использования спектроскопииЯМР для установления пространственного строения и внутримолекулярнойдинамики сложных насыщенных полициклических соединений и ее апробация напримере изучения модифицированных аналогов стероидных гормонов.– Получение достоверных экспериментальных данных об особенностяхпространственного строения модифицированных аналогов стероидных гормонов,включая сведения об их конформационной жесткости или лабильности.‒ Выявление на основе анализа полученных результатов наиболее перспективныхнаправлений дальнейшего совершенствования разработанной и апробированнойметодологии,включаяоценкувозможностиееиспользованиядляконформационного анализа других насыщенных полициклических соединений, атакже установление границ применимости отдельных ее элементов.5Задачи исследованияВыявление, анализ и решение наиболее существенных методических иэкспериментальных проблем, возникающих при использовании спектроскопии ЯМРв конформационном анализе стероидных гормонов в растворе, предполагалопоследовательное решение следующих задач:- проведение полной и однозначной идентификации сигналов в спектрах ЯМР 1Нстероидных молекул в условиях их значительного перекрывания и возможногообразования сильносвязанных спиновых систем;- анализ характера связанности протонов и соответствующий выбор способаупрощения спектров с помощью одного или нескольких методов спектроскопииЯМР и/или спектральной симуляции;- определение точных значений наиболее важных для конформационногоанализа стероидных молекул характеристик парных взаимодействий – вицинальныхконстант 3JН-Н и скоростей кросс-релаксации σН-Н (ЯЭО);- количественная оценка значений геометрических параметров молекул вжидкости ‒ торсионных углов θН-Н и межпротонных расстояний rН-Н;- сопоставление относительных (а не абсолютных) экспериментальных ирасчетных вицинальных констант 3JН-Н и торсионных углов θН-Н для устранениясистематических ошибок их определения и использование таких корреляций длядоказательства небольших (до 10-15 градусов) конформационных различий близкихпо структуре стероидных молекул;- апробация эффективности разработанной методологии на примере изученияизвестных и новых стероидных молекул путем сопоставления полученных для нихколичественных оценок торсионных углов θН-Н(ЯМР) и межпротонных расстоянийrН-Н(ЯМР) с соответствующими данными РСА и/или ММ;- определение критериев конформационной жесткости или конформационнойлабильности стероидных молекул в растворе;- применение разработанного подхода для структурного и конформационногоанализа широкого круга модифицированных аналогов эстрогенов и андрогенов иполучение на его основе достоверных и независимых данных об особенностях ихпространственного строения и о наличии внутримолекулярной подвижности врастворе;- установление характера внутримолекулярных превращений в конформационнолабильных стероидных молекулах и количественная оценка населенностейконформеров в условиях быстрого в шкале времени ЯМР обмена;- выявление основных факторов, влияющих на точность количественных оценокметодом ЯМР геометрических параметров стероидных молекул (θН-Н(ЯМР), rН-Н(ЯМР)),- экспериментальное определение параметра анизотропии вращательнойдиффузии D║/D┴ на основе сопоставления гетероядерных (1Н→13С) эффектовОверхаузера в метиленовой группе стероидной молекулы.Научная новизна и практическая значимость Разработана новая эффективная методология использования корреляционнойспектроскопии ЯМР в одном и двух измерениях для надежного установленияпространственного строения стероидных гормонов и обнаружения быстрых в шкалевремени ЯМР конформационных превращений в растворе, ключевыми элементамикоторой являются: анализ алифатической области спектра ЯМР 1Н, точные оценки6межпротонных расстояний и учет особенностей спектральных и релаксационныххарактеристик объектов исследования. На основе разработанного подхода проведено систематическое изучениеособенностей пространственного строения и внутримолекулярной лабильности врастворе широкого круга следующих модифицированных аналогов стероидныхгормонов:- изоаналогов эстрогенов, принадлежащих D-гомоаналогам природного ряда и8α-, D-гомо-8α-, В-нор-8α-, D-гомо-В-нор-8α-, 6-окса-8α-, 6-окса-D-гомо-8α-,D-гомо-9β-, D-гомо-В-нор-9β-, 13α-, D-гомо-13α-, 8α,14β-, 6-окса-D-гомо-8α,14β-,6-окса-9β,14β- и 6-окса-D-гомо-9β,14β-аналогам эстра-1,3,5(10)-триенов;- изоаналогов андрогенов, принадлежацих 19-нор-, 19-нор-8α,10α-, 19,В-биснор8α,10α-, 19,В-биснор-D-гомо-8α,10α-, 19,В-биснор-9β,10α- и 19,В-биснор-D-гомо9β,10α-изорядам;- изоаналоговэстратетраенов,принадлежащих6-окса-,D-гомо-,6-окса-D-гомо-, В-нор-D-гомо-, 6-окса-14β- аналогам 1,3,5(10),8(9)-тетраенов,1,3,5(10),8(14)-тетраенам и их 6-окса-, 6окса-D-гомо-9β-аналогам;- эквиленинов, принадлежащих 14α-, 14α-D-гомо-, 14β- и 14β-D-гомо-изорядам,- эстрапентаенов,принадлежащих14βи6-окса-14β-аналогам1,3,5(10),8(9),15(16)-пентаенов. Для изученных стероидных молекул проведена полная идентификация сигналов вспектрах ЯМР 1Н и 13С, основанная на внутренних (скалярных и прямых, гомо- игетероядерных) взаимодействиях, установлен целый ряд новых закономерностей дляспектральных и релаксационных характеристик каждой из изученных модификацийи получены надежные экспериментальные доказательства их внутримолекулярнойжесткости или конформационной лабильности в растворе. Обнаружены и исследованы быстрые в шкале времени ЯМР конформационныепревращения, связанные с изменением пространственного строения одного, двухили даже трех колец стероидной молекулы.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации