Диссертация (1145465), страница 16
Текст из файла (страница 16)
При оценке населенностей конформеров PA и PВ,также как в случае стероида (1б), были использованы расчетные значения величин 3J7β-8α(А) =11.2 Гц и 3J7β-8α(В) = 7.2 Гц. Этим значениям соответствует соотношение населенностей71конформеров PA : PВ = 72 : 28 при комнатной температуре (20 °С) и увеличение долиминорного конформера (В) примерно на 2% при повышении температуры до 60 °С. Изграфика зависимости lnK = f(1/T) (Рис.
2-17б) были получены следующие оценкитермодинамических параметров: ∆Н = (0.48±0.02) ккал.моль-1, ∆S = (-0.21±0.06) кал.моль.1град.-1, ∆E(293°) = (0.54±0.03) ккал.моль.-1Рис. 2-17. Зависимость а) – константы <3J7β-8α>2,3 и б) – lnK от (103/T) для стероида (2б).Следует добавить, что аналогичные температурные изменения скалярной константы 3J7β8αнаблюдались и в спектрах ЯМР 1Н стероида (2г), который отличается от стероида (2б)только заместителем в положении 13. Более того, для этих стероидов практически совпадаютэкспериментальные величины этой константы во всем температурном интервале от 20 до 60°С. Для всех температур константа 3J7β-8α(2г) лишь на (0.02 – 0.03) Гц систематическипревышает аналогичные значения для стероида (2б).
Это соответствует небольшому(примерно на 0.7%) уменьшению доли минорного конформера в растворе стероида (2г) посравнению со значениями РВ(2б), приведенными в таблице 2-3.2.2.6-Окса-D-гомо-8α-аналоги эстрогеновИзучениепространственногостроения6-окса-D-гомо-8-изоаналоговэстрогенов было проведено на примере стероидов (3) и (4) [335‒339].стероидных72С помощью комбинации корреляционных методов СOSY, DQF-COSY, J-COSY, HSQCndи NOESY была проведена полная идентификация всех сигналов в спектрах ЯМР 1Н и 13С (см.в приложении П2 таблицы П2-5 и П2-6, соответственно) и получены необходимыедоказательства их пространственного строения.
Результаты оптимизации структуры этихстероидов методами ММ+, АМ1 и РМ3 свидетельствуют лишь о небольших изменениях ихгеометрии в области колец А, В и C по сравнению со стероидами (1) и (2). Эти отличияхарактеризуются изменением соответствующих межпротонных торсионных углов всего на (1– 4)°. Поэтому неудивительно, что наборы скалярных констант для протонов при атомах С7,С8, С9, С11 и С12 в пределах погрешности их измерения для, например, стероидов (3a) и (1a)оказываются практически одинаковыми.Следует также отметить, что для спектров ЯМР1Н стероидов (3) на частотеспектрометра 300 МГц характерно наличие сильносвязанных спиновых систем, следствиемкоторых является хорошо известное искажение мультиплетной структуры сигналов.Например, в протонном спектре стероида (3а) в области 1.5 – 1.75 м.д.
(Рис. 2-18)расположены сигналы пяти протонов, находящихся в кольцах С и D: 12β, 12α, 11β и 15α, 16α,первые три из которых образуют сильносвязанную спиновую систему типа АВС, а два вторых- систему типа АВ. Из трех сигналов, находящихся в области 1.75 – 2.0 м.д., два сигнала (14α,15β) также представляют двухспиновую систему типа АВ.
Поэтому определение значенийскалярных констант для стероидов (3) проводилось с помощью разрезов двумерного спектраHSQC без развязки от ядер13С (Рис. 2-19а), которые позволяют полностью (или частично)устранить влияние эффектов сильносвязанности на измеряемые значения JН-Н.Рис. 2-18. Алифатическая область спектров ЯМР 1Н стероидов (3a) и (3б). С помощью линийпоказаны изменения положений сигналов протонов 8α, 11α, 15β и 14α.73Неизбежным следствием такого подхода является увеличение погрешности измеренийскалярных констант до ±0.4 Гц из-за недостаточно высокого (по сравнению с одномернымспектром ЯМР 1Н) цифрового разрешения спектра HSQC по оси F2.
Однако, учитывая то, чтоэта величина примерно в два раза меньше, чем предполагаемая оценка точности расчетныхзначений вицинальных констант с помощью известных модификаций эмпирическихкарплусовских зависимостей (~ ±0.8 Гц), использование разрезов спектра HSQC без развязкиот ядер13С является не только приемлемым, но и наиболее эффективным способом решенияпроблемы сильносвязанности.Рис. 2-19. а) - Фрагмент спектра HSQCnd (показаны мультиплетные структуры сигналовпротонов, связанных с изотопами 13С, находящихся в α- и β-состояниях) и б) – схемаскалярного связывания стероида (3a). Цифрами указаны значения JН-Н в Гц.На схеме связывания (Рис. 2-19б) приведены значения скалярных констант JН-Н длястероида (3a). Наборы вицинальных и геминальных констант2,3JН-Н для каждого из протоновкольца D, пространственные взаимодействия между протонами метильной группы вположении 13 и аксиальными протонами при атомах С15 и С17, имеющими, следовательно, βориентацию, а также дальнее (через 4 связи) “W”-типа скалярное взаимодействие междуэкваториальными α-протонами при атомах С15 и С17 (4J15α-17α = 1.5 Гц) дают возможностьопределить конформацию кольца D как “кресло”, в котором протоны 14α и 16α являютсяаксиальными.На рисунке 2-20 приведены фрагменты спектра NOESY стероида (3a) и егопространственная структура, на которой двойными стрелками указаны наиболее важные вконформационном отношении прямые диполь-дипольные взаимодействия (ЯЭО).
Среди них74пространственные взаимодействия в α-области кольца С: 9α/12α, 9α/8α, 9α/14α и 8α/14α. Ксожалению, в данном случае взаимодействие 12α/14α не может быть обнаружено в явном видекак из-за малой разницы химических сдвигов этих протонов (∆δ14α-12α = 0.15 м.д.), так и из-заналожения сигналов протонов 12α и 16α, каждый из которых находится практически наодинаковом расстоянии от протона 14α (по данным метода РМ3 межпротонные расстоянияr14α-12α и r14α-16α равны, соответственно, 2.51 Å и 2.45 Å).Рис. 2-20.
а) – Фрагменты спектра NOESY (τm = 0.5 c) стероида (3a); б)- пространственнаяструктура и в) – кольцо D этой молекулы. Жирными двойными стрелками показаны ЯЭО, атонкой – дальнее скалярное взаимодействие 15α/17α (1.5 Гц).Таким образом, результаты анализа спектра NOESY свидетельствуют о том, чторасширение кольца D до 6-членного не приводит к существенным изменениям в конформацииколец A, B и С по сравнению со стероидом (1a).
Этот вывод основан, прежде всего, наприблизительно равном соотношении интенсивностей кросс-пиков 1/9α и 1/11α, котороенаблюдается в спектрах NOESY этих стероидов. Это означает, что в стероидах (3a) и (1a)остается неизменным соотношение межпротонных расстояний r1-9α/r1-11α, которое являетсяодним из наиболее чувствительных параметров конформационных изменений в области колецА, В и С.75Сравнение спектральных (δ, JН-Н) и релаксационных (ЯЭО) характеристик стероидов (3a)и (3б) позволяет выявить небольшие различия в их пространственном строениии, связанные свведением метильной группы в положение 7β. В таблице П2-5 (см.
приложение П2)приведены инкременты химических сдвигов (∆δ = δ(3б) – δ(3а)) для такого замещения. Такжекак и в стероидах (1б), (2б) и (2г), имеющих метильный заместитель в положении 7, наиболеезначительный эффект (+0.4 м.д.) наблюдается на протоне 8α, который в данном случае имеетпротивоположный положительный знак. Это приводит к тому, что в спектре ЯМР 1Н стероида(3б) наблюдается довольно необычное соотношение между химическими сдвигами протонов8α и 9α: δ8α > δ9α. Но для сравнительного конформационного анализа стероидов (3a) и (3б)наиболее показательными являются положительные инкременты для пространственноудаленных от 7β-метильной группы протонов 1 и 11α, составляющие, соответственно, +0.15 и+0.1 м.д. Такие инкременты химических сдвигов указанных протонов достаточно простоинтерпретировать в терминах геометрических изменений во взаимной пространственнойориентации колец А и С.
Так например, химический сдвиг экваториального протона 11αнесомненнозависитотегопространственногоположенияотносительноплоскостиароматического кольца А, обладающего хорошо известным анизотропным влиянием нахимические сдвиги окружающих его протонов. Следовательно, положительный инкремент дляпротона 11α можно интерпретировать как изменение геометрии молекулы (3б) по сравнениюсо стероидом (3a), при котором этот протон оказывается расположенным ближе к плоскостикольца А. В свою очередь химический сдвиг протона 1 должен быть чувствителен кпроизошедшему в стероиде (3б) изменению положения в пространстве связи С9‒С11, такжеобладающей анизотропными свойствами диамагнитного экранирования. Таким образом,наблюдаемые инкременты химических сдвигов вполне соответствуют предположению обизменении взаимной пространственной ориентации колец В и С в стероиде (3б) по сравнениюсо стероидом (3a), которая является следствием стерических взаимодействий 7β-метильнойгруппы с метильной группой в положении 13β и с аксиальным протоном 11β.
Совершенноочевидно, что приведенная выше интерпретация инкрементов для протонов 1 и 11α носитчисто качественный характер, поскольку невозможно разделить вклады в их химическиесдвиги от изменения геометрии молекулы (3б) и от пространственного влияниядиамагнитного экранирования 7β-метильной группы.Оптимизация геометрии стероидов (3a) и (3б) методом РМ3 позволяет выразить ихконформационные различия в более конкретной форме – в виде изменений величинторсионных углов и межпротонных расстояний. Следовательно, есть возможность наколичественном уровне сопоставить эти данные с результатами измерения чувствительных к76ним соответствующих ЯМР-параметров – вицинальных констант 3JН-Н и межпротонных ЯЭО.В таблице 2-4 для стероидов (3a) и (3б) приведены расчетные и экспериментальные данныедля торсионных углов θij и вицинальных констант 3Jij, а также даны инкременты расчетных иэкспериментальныхконстант(∆3Jрасч,∆3Jэксп.)дляопределениянаиболеесильныхконформационных различий этих стероидов.Таблица 2-4.Расчетные (РМ3) и экспериментальные значения торсионных углов θ ( °) и вицинальныхконстант 3JН-Н (Гц) для 6-окса-D-гомо-8α-аналогов стероидных эстрогенов (3a) и (3б).33θРМ3, °Jрасч, ГцJэксп, Гц№i-j∆3Jрасч*) ∆3Jэксп*)(3а)(3б) (3а)(3б) (3а) (3б)7β-8α180.211.3512.0--1 58.151.8 3.95 4.72 3.54.10,770,62 7α-8α312.4 319.5 5.15 6.52 4.86.01,371,23 8α-9α**)52.563.5 4.382.54.8 2.0-1,88-1,84 9α-11α9α-11β177.1180.412.7812.7912.212.20,0105 3.7-0,54-0,16 11α-12α 299.0 295.9 2.89 2.35 3.852.4 3.77 4.37 3.53.50,607 11α-12β 55.50,0208 11β-12α 182.6 180.7 13.43 13.45 13.5 13.54.7-0,510,19 11β-12β 299.0 295.9 2.83 2.32 4.68α-14α50.840.64.516.44.86.81,892,010 2.8-0,20,411 14α-15α 288.6 286.8 1.48 1.28 2.4-0,14-0,212 14α-15β 171.5 169.6 12.52 12.38 12.8 12.656.6 3.20 3.60 4.34.40,40,113 15α-16α 58.83.0-0,35-0,414 15α-16β 302.7 300.7 3.36 3.01 3.4-0,08015 15β-16α 176.0 173.7 13.20 13.12 13.4 13.457.8 3.06 3.43 4.44.50,370.116 15β-16β 59.94.80,29017 16α-17α 308.2 309.6 4.58 4.87 4.8-0,14-0,318 16α-17β 191.9 193.3 13.29 13.15 13.5 13.22.0-0,2019 16β-17α 64.00 65.2 2.27 2.07 2.06.90,27020 16β-17β 307.6 308.9 4.62 4.89 6.9*) - ∆3J = 3J(3б) - 3J(3а)**) - точное определение невозможно из-за сильносвязанности протонов 8α и 9αИз приведенных в таблице 2-4 значений торсионных углов, полученных в результатеоптимизации геометрии стероидов (3a) и (3б), следует, что при введении метильной группы вположение 7β наибольшие изменения этого параметра (от ~7° до ~11°) наблюдаются в областисочленения колец В и С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
