Диссертация (1145465), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Это, прежде всего, относится квозможности использования в конформационном ЯМР-анализе малых и средних (до 500 Da)органических молекул в растворе количественных оценок межпротонных расстояний наоснове измерения ЯЭО с точностью не хуже ±5 % по сравнению с данными другихэкспериментальных (РСА) и расчетных (ММ) методов.Положения, выносимые на защиту:‒МетодологияиспользованияспектроскопииЯМР1Ндляустановленияпространственного строения модифицированных аналогов стероидных гормонов в растворе иобнаружения быстрых в шкале времени ЯМР конформационных превращений.‒Результаты использования этой методологии для установления особенностейпространственногостроения широкого круга модифицированных аналогов стероидныхгормонов и доказательства их конформационной жесткости или мобильности в растворе.‒Наиболее существенные факторы, определяющие эффективность использованияэтой методологиии границы применимости отдельных ее элементов, и критерииконформационной жесткости или конформационной лабильности стероидных молекул наоснове измерения ЯЭО.Личный вклад автора.
Работа выполнена автором самостоятельно. Она включает всебя определение цели исследования и формулировку задач, последовательность решениякоторых диктовалась известными особенностями спектров ЯМР 1Н стероидных молекул и ихрелаксационнымихарактеристиками.Авторупринадлежитвыполнениевсейэкспериментальной части работы, связанной с регистрацией спектров ЯМР, их анализом,извлечением необходимой информации, ее интерпретацией, формулировкой выводов ипубликацией результатов. Cинтез стероидных гормонов и их расчет методом ab initio былисделаны сотрудниками и аспирантами кафедры химии природных соединений подруководством профессора Шаввы А. Г., а исходные данные РСА для межпротонных11расстояний в стероидах, использованные для сравнения с результатами ЯМР, предоставленыдоцентом Старовой Г.
Л.Апробация работы. Материалы работы в период с 1997-го по 2016 год доложены иобсуждены на 25-ти международных и 8-ми российских конференциях и семинарах.Публикации. По материалам диссертации опубликовано 85 работ, из них: 41 статья вотечественных и зарубежных журналах, тезисы 33 докладов на международных и 11 докладовна российских конференциях и семинарах.Объем и структура диссертации.Диссертация состоит из введения, обсуждениярезультатов, состоящего из 5 глав, заключения и выводов, а также экспериментальной части исписка литературы.
Кроме того, имеется 2 приложения, содержащих таблицы химическихсдвигов, дополнительные рисунки, пояснительные тексты и названия всех изученныхсоединений. Работа, не включая приложений, изложена на 421 страницах, иллюстрирована207 рисунками и содержит 29 таблиц. Список цитируемой литературы включает 384источника.12Глава 1. Спектроскопия ЯМР стероидных молекул1.1.
История взаимоотношений спектроскопии ЯМР и стероидовСо времени публикации первого спектра ЯМР 1Н стероидных молекул прошло безмалого 60 лет [11]. Это сравнительно небольшой срок для химии стероидов, но дляспектроскопии ЯМР, которая появилась в середине 50-х годов прошлого века и делала толькопервые шаги, этот срок включает весь период ее становления и развития. Достаточно указатьчастоту спектрометра, на котором были зарегистрированы эти спектры – 40 МГц, чтобыпонять, что кроме сигналов метильных протонов, одиноко возвышающихся над широкойполосой 1.0 – 2.5 м.д., где располагались перекрывающиеся сигналы около 20-тивзаимодействующих между собой, но спектрально неразличимых протонов алифатическихколец, ничего примечательного и информативного обнаружить не удастся [12]. С этогомомента началась история взаимоотношений между одним из самых сложных (не только вспектральном смысле) и интересных объектов органической химии и методом структурного иконформационного анализа ‒ спектроскопией ЯМР2.
Основные этапы этих взаимоотношенийдостаточно хорошо известны. Они отражают историю становления и развития ЯМР [13‒15].За прошедшее время произошло более чем 20-ти кратное увеличение рабочей частотыспектрометра, значительно возросла чувствительность, появились методы двойного резонансаи импульсная Фурье-спектроскопия, а на ее основе возникла корреляционная спектроскопияЯМР в одном и двух измерениях [16‒19]. Большое число новых экспериментов иразнообразных методологических подходов, используемых для получения и интерпретацииспектральных данных, необходимых для доказательства пространственного строения сложныххимических соединений,проходили проверку своих возможностей на примере изученияименно стероидных молекул [20‒29]. Основными причинами такого повышенного внимания кстероидам природного происхождения и к их модифицированным аналогам со стороны ЯМРспектроскопии являются не только перспективность использования этих молекул в качестверазличных лекарственных средств [30‒34], но и возможность продемонстрировать прямой инезависимый способ доказательства их сложного строения на основе данных только одного,но очень эффективного спектрального метода.
В 70-х – 80-х годах широкое распространениеполучили всевозможные эмпирические подходы для определения принадлежности изучаемоймолекулы к конкретному стереохимическому ряду на основании характеристичных 2В одной из первых монографий по спектроскопии ЯМР [12] ее авторы Бхакка и Уильямс на с. 5 утверждают,что Шулери, работавший в то время на фирме “Вариан” в Пало Альто, еще в 1953 году при разработкесистемы, обеспечивающей однородность магнитного поля на частоте 30 МГц, использовал холестерин длятестирования ее качества.
Следовательно, первый спектр ЯМР 1Н стероида наблюдался на 5 лет раньше, чемпоявилась первая публикация.13химических сдвигов отдельных сигналов в спектрах ЯМР на ядрах 1Н и13С. В этот периодизучение различных факторов, определяющих химические сдвиги углеродных сигналов вспектрах ЯМР стероидных молекул, и определение инкрементов заместителей сталодоминирующимспособом доказательства их строения [35‒38].
Во многом этомуспособствовал переход в начале 70-х годов к импульсному способу регистрации спектровЯМР и использованиюцифрового Фурье-преобразования [39] длябыстрого получения1спектров редких ядер. Спектроскопия ЯМР на ядрах Н даже при работе на частоте 200 МГцв это время явно проигрывала из-за проблем, связанных сперекрыванием сигналовалифатических протонов, часть из которых оказывалась сильносвязанной между собой [40].Полноеотнесениепротонныхсигналоввспектрахстероидоввпервыебылопродемонстрировано в 1980 году в работе [21], но эта процедура примерно до конца 90-хгодов в большинстве случаев оставалась главной проблемой изучения пространственногостроения стероидных молекул с помощью спектроскопии ЯМР1Н. Только послепроизошедших революционных изменений в ЯМР и с появлением гомо- и гетероядерныхкорреляционных методов [41‒55] спектроскопия на ядрах 1Н вновь оказалась востребованной.Всеэтиновыеметодыоснованынапереносекогерентныхсостояниймеждускалярносвязанными магнитными ядрами [15, 18, 56] и возможности разделения скалярныхвзаимодействий и взаимодействий химического сдвига с помощью спинового эха [57].
Однимиз самых важных достоинств этих методов является возможность упрощения спектральнойинформации за счет разложения одномерного спектра ЯМР 1Н по одноквантовым илидвухквантовымчастотамвзаимодействующихядерииспользованиядвумерногопредставления спектральной информации. Именно это оказалось решающим фактором дляинтенсивного использования ЯМР1Н при доказательстве пространственного строениястероидных молекул в растворе. Особенно привлекательной оказалась возможностьполучения количественной информации о косвенных [20, 22] и прямых [58, 59]взаимодействиях протонов между собой в виде геометрических параметров молекулы(торсионных углов между вицинальными протонами и межпротонныхрасстояний,соответственно), которые могут быть непосредственно сопоставлены с результатамимолекулярного моделирования (ММ) и/или данными РСА.
Возможность такой постановкизадачи стала очевидной в начале 90-х годов, когда начиналась настоящая работа, и казаласьнаиболее перспективной, поскольку ее решение не зависело от наличия предварительнойспектральной базы данных по стероидам изучаемого изоряда.
Вся структурная иконформационная информация могла быть получена непосредственно при изучении спектровданногосоединениябезпривлечениядополнительнойинформацииорезультатах14исследований близких соединений. Эта стратегия в явном виде была сформулирована в работе[21] и представлена в виде схемы, которая показана на рисунке 1-1.Самое важное в этой стратегии заключается в том, что она на первом этапепредусматривает независимое (straightforward - прямое, непосредственное) отнесениесигналов в спектрах 1Н и 13С при отсутствии каких-либо внешних источников дополнительнойинформации. Для нее характерно, что при отнесении протонных сигналов предлагается такжеанализ их релаксационных характеристик (Т1), наосновании которого можно сделать вывод опринадлежности этих сигналов протонам СН- илиСН2-групп.
Набор методов, использующихся наследующемэтапеидентификациипротонныхсигналов, отражает существовавшие на тот периодвремени возможности оборудования, но идеякомбинированногоиспользованиярезультатовразличных экспериментов (2DJ – 2D-J-resolvedspectroscopy,NOEDS–Spectroscopy,DDSDecoupling–NOEDifferenceDifferenceSpectroscopy) здесь сформулирована совершенноявным образом. Авторы этой работы исходили изпроблемизученияпротонногоспектраЯМРконкретной молекулы – 1-дегидротестостерона, иимели для этого вполне конкретные возможности ввиде двух спектрометров: 270 МГц (home-built) и400МГц(BrukerWH-400).ПоэтомуприРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
