Автореферат (1145464), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Для конформационно лабильныхстероидных гормонов проведена оценка относительных населенностей конформеровв растворе CDCl3 и определены термодинамические и кинетические характеристикиобменных процессов. Впервые показано, что использование анизотропной модели расчетамежпротонных расстояний для жестких аксиально-симметричных стероидныхмолекул, находящихся в условиях экстремального сужения линий (ωoτc << 1),позволяет с помощью ЯЭО измерять расстояния до 3.5 Å с точностью не хуже ±5%от их абсолютных значений. На основании измерения и сопоставления гетероядерных (1Н-13С) эффектовОверхаузера в метиленовой группе СН2 модельной стероидной молекулы показанавозможность экспериментальной количественной оценки параметра анизотропиидиффузии D║/D┴, которая почти в 2.5 раза превышает его расчетное значение. При изучении конформационно лабильных D-гомо-8α,14β-аналогов стероидныхэстрогенов с помощью метода NOESY в условиях быстрого в шкале времени ЯМРдвухпозиционного обмена и экстремального сужения линий (ωoτc << 1) впервые вявном виде было обнаружено явление скалярной релаксации 1-го рода, приводящеек инверсии знака эффективной скорости кросс-релаксации и, соответственно, кинверсии знака наблюдаемого эффекта Оверхаузера между ними.

Полнаяидентификация сигналов всех протонов для каждого из двух конформеров и анализтемпературных изменений алифатической области спектра ЯМР 1Н этих стероидов7позволили сформулировать необходимые условия, при выполнении которыхвозможно наблюдение этого аномального явления в экспериментах по измерениюнестационарных ЯЭО ‒ условие сильносвязанности двух протонов только в одномиз двух конформеров, и обосновать возможность использования эффектовскалярной релаксации 1-рода в спектрах NOESY для обнаружения быстрых в шкалевремени ЯМР конформационных превращений в растворе.Практическая значимость полученных сведений о конформационной жесткостиили внутримолекулярной подвижности в растворе новых модифицированныханалоговстероидныхгормонов,которыеявляютсяпотенциальнымилекарственными препаратами с избирательным действием, заключается вповышении уровня обоснованности отбора веществ, предназначенных длябиологических исследований, и уровня качества предварительного анализаразличных докинг-взаимодействий лиганд-рецепторных комплексов.Самостоятельную практическую ценность представляет разработанная иапробированная при изучении стероидных гормонов методология использованияспектроскопии ЯМР в структурном и конформационном анализе органическихсоединений, поскольку она или отдельные ее элементы могут быть эффективноиспользованы для исследования других насыщенных полициклических молекул врастворе.Положения, выносимые на защиту- Методология использования спектроскопии ЯМР 1Н для установленияпространственного строения модифицированных аналогов стероидных гормонов врастворе и обнаружения быстрых в шкале времени ЯМР конформационныхпревращений.- Результаты использования этой методологии для установления особенностейпространственногостроения широкого круга модифицированных аналоговстероидных гормонов и доказательства их конформационной жесткости илимобильности в растворе.- Наиболее существенные факторы, определяющие эффективность использованияэтой методологии и границы применимости отдельных ее элементов, и критерииконформационной жесткости или конформационной лабильности стероидныхмолекул на основе измерения ЯЭО.Апробация работыОсновные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на25 международных и 8 российских конференциях и семинарах: Joint 29 AMPERE –13 ISMAR International conference “Magnetic Resonance and Related Phenomena”(Berlin, Germany, 1998); Xth, XIth International Conferences “Magnetic Resonance inChemistry and Biology” (Suzdal, Russia, 1998; Zvenigorod, Russia, 2001); InternationalConferences “Modern Trends in Organic Synthesis on the Eve of new Era” (St.Petersburg,1999, 2009); 30th, 32nd Congresses AMPERE “Magnetic Resonance and RelatedPhenomena” (Lisbon, Portugal, 2000; Lille, France, 2004); Vth, VIth VIIth, VIIIth, IXth, XIth,XIIth International Workshops on Magnetic Resonance - Spectroscopy and Tomography,(Rostov-on-Don, Russia, 2000, 2002, 2004, 2006, 2008, 2013, 2015); IVth Internationalsymposium IUPAC “Molecular Order and Mobility in Polymer Systems” (St.Petersburg,Russia, 2002); XVIth, XVIIth, XVIIIth International Conferences “Spectroscopy ofmolecules and crystals” (Ukraine: Sevastopol, 2003; Crimea, 2005; Beregovoe, 2007);1st, 2nd, 3d, 4th, 6th International Symposiums and AMPERE Summer Schools in Saint8Petersburg - NMRCM (St.Petersburg, Russia, 2004, 2005, 2006, 2007, 2009);Международном симпозиуме “Magnetic resonance: from fundamental research topractical application” (Kазань, 2016); V Всероссийском семинаре по спектроскопииЯМР памяти В.Ф.Быстрова (Москва, 1997); III-й, IV-й, VI-й Всероссийскихконференциих “Новые достижения ЯМР в структурных исследованиях” (Казань,2000, 2005, 2015); II-й и III-й Всероссийских конференциях по новым технологиям иприложениям современных физико-химических методов для изучения окружающейсреды (Ростов-на-Дону, 2003, 2005); XVII и XVIII Менделеевских съездах по общейи прикладной химии (Казань, 2003; Москва, 2007).ПубликацииПо материалам диссертации опубликовано 85 работ, из них: 41 статья вотечественных и зарубежных журналах, тезисы 33 докладов на международных и 11докладов на российских конференциях и семинарах.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, обсуждения результатов, состоящего из 5 глав,заключения и выводов, а также экспериментальной части и списка литературы.Кроме того, имеется 2 приложения, содержащих 56 таблиц химических сдвигов, 15рисунков, пояснительные тексты и названия всех изученных соединений.

Работа, невключая приложений, изложена на 421 странице, иллюстрирована 207 рисунками исодержит 29 таблиц. Список цитируемой литературы включает 384 источника.Личный вклад автораВклад автора состоит в определении цели исследования и формулировке задач,последовательность решения которых диктовалась особенностями спектров ЯМР 1Нстероидных молекул и их релаксационными характеристиками.

Авторупринадлежит выполнение работы, связанной с регистрацией спектров ЯМР, иханализом, извлечением необходимой информации, ее интерпретацией исистематизацией, формулировкой выводов и публикацией полученных результатов.Синтез стероидных гормонов и их расчет методом ab initio были сделанысотрудниками и аспирантами кафедры химии природных соединений подруководством профессора А.

Г. Шаввы, а данные РСА по оценке межпротонныхрасстояний в стероидах, которые использованы в настоящей работе для сравнения срезультатами спектроскопии ЯМР, были предоставлены доцентом Г. Л. Старовой.Содержание работыГлава 1.Спектроскопия ЯМР стероидных молекулВ начале первой главы рассматривается история взаимоотношений спектроскопииЯМР и стероидных молекул, начиная с середины 50-х до конца 90-х годов прошлоговека. Этот краткий исторический экскурс напоминает о том, что стероиды достаточночасто использовались в качестве модельных соединений, на которых испытывались идемонстрировались новые возможности спектроскопии ЯМР.В следующих разделах этой главы подробно рассматриваются вопросы, связанныес теорией и практикой использования скалярных констант 2-6JH-H и ЯЭО вконформационном анализе стероидов, а также анализируются возможные источникипогрешностей в количественные оценки торсионных углов θH-H на основе известныхмодификаций карплусовской зависимости 3JH-H = f(θH-H) и межпротонных расстояний9rH-H на основе зависимости скорости кросс-релаксации σН-Н от расстояния:σН-Н ~ (rH-H)‒6.

При этом, наряду с примерами из литературных источников,использовались наиболее существенные в методологическом отношении результатынастоящей работы. Они изложены в заключительном разделе первой главы, гдеобсуждаются и обосновываются наиболее перспективные направления развитияметодологии исследования с учетом спектральных и релаксационных характеристикстероидных молекул.Среди спектральных особенностей нужно учитывать перекрывание около 20-тисигналов в алифатической области спектра ЯМР 1Н стероидов, наличие большогочисла косвенных спин-спиновых взаимодействий между алифатическими протонами,многие из которых входят в состав сильносвязанных спиновых систем, и наличиедальних скалярных взаимодействий через 4 и даже 6 связей.

В результате ширинамультиплетных сигналов может достигать 50 Гц. Не менее специфичнырелаксационныехарактеристикистероидов:времякорреляцииобщегодиффузионного движения τс в невязких растворителях (СDСl3) составляет примерно10-11 с и на частоте 300 МГц величина параметра ωоτс равна 0.02. В результатедоминирует диполь-дипольный механизм релаксации, который обеспечивает каквысокие скорости спин-решеточной релаксации ядер 1Н и протонированных ядер 13С,так и высокие скорости кросс-релаксации: σij ~ τс/rij6. Последнее обстоятельствообеспечивает почти идеальные условия для использования ЯЭО в интервалетемператур от 20 ºС и выше. Кроме того, необходимо учитывать, что стероидыотносятся к аксиально-симметричным молекулам и для них характерна высокаяанизотропия диффузионного движения. Отношение диффузионных констант D║/D┴вокруг главной и ортогональных осей составляет от 3 до 14.

Следовательно,анизотропный вклад в измеряемые расстояния, полученные калибровочным методомв предположении изотропности диффузии, может достигать 20% (Рис. 1). Еслиизвестны полярные углы β для эталонного и измеряемого расстояний и параметранизотропии А = D║/D┴, то с помощью соотношений Восснера можно вычислитьанизотропный вклад, который, например, в случае ортогонального расположения кглавной оси эталонного расстояния (βэт. = π/2), имеет достаточно простой вид:Рис. 1. Зависимость максимальной относительной погрешностиизмеряемых на основе ЯЭО расстояний rij, полученных сиспользованием калибровочного метода и предположения обизотропности диффузии (τсij = τсэт.), от параметра анизотропииэт.D║/D┴ в случае β = π/2, βij = 0.

Характеристики

Список файлов диссертации