Диссертация (1145465), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Алифатическая область спектров ЯМР Н стероидов (6a) – (6л). С помощью линийпоказаны изменения положений сигналов протонов 6β, 6α, 9α, 12β и 12α.Так, например, в спектре стероида (6a) протоны 16β и 15α имеют практическиодинаковые химические сдвиги (1.52 м.д.) и мультиплетная структура сигнала скалярносвязанного с ними протона 16α, находящегося в свободной области спектра при 2.22 м.д.,имеет характерные эффекты сильносвязанности в виде дополнительных комбинационныхлиний, положение и интенсивность которых зависит от разности химических сдвигов Δδ = δ16β– δ15α.
Следовательно, в данном случае, наиболее простым способом определения скалярныхконстант является расчет подспектра спиновой системы, состоящей из 7-ми протонов кольца104D: 17α, 16α, 16β, 15α, 15β, 14α и 8α.Нарисунке 2-43 показан сигнал протона 16α,который был получен в результате симуляциидля различных значений параметра Δδ16β,15α.Прирасчетеиспользованыэтихспектровэкспериментальныебылизначенияхимических сдвигов указанных протонов длястероида (6a), а в качестве скалярных константмежду ними использованы соответствующие ихзначения, полученные ранее для 6-оксааналога(2a).
При этом экспериментальный спектрсигналаспектру,16αсоответствуетполученномуприрасчетномузначенииРис. 2-43. Симуляции спектра протона 16α,входящего в состав сильносвязанной 7-миспиновойсситемы,приразличныхзначениях разницы химических сдвиговпротонов 15α и 16β.варьируемого параметра Δδ16β,15α = 0.004 м.д. Это означает, что скалярные константы междупротонами в кольце D для стероидов (6a) и (2a) практически одинаковы и основноеспектральное различие между ними заключается лишь в неодинаковом распределении ихсигналов в спектре ЯМР 1Н.Среди стероидов (6) наиболее благоприятная ситуация в отношении эффектовсильносвязанности между протонами кольца D оказывается для соединений (6ж) и (6л),которые содержат этильный заместитель при атоме С13.
Разница химических сдвиговпротонов 16β и 15α в спектрах этих стероидов достигает ~0.12 м.д. (36 Гц на частоте 300 МГц)и при значении константы 3J15α-16β = 3.4 Гц эффекты сильносвязанности между протонами вкольце D практически отсутствуют. Например, мультиплетная структура сигнала протона 16αв спектре ЯМР 1Н стероида (6л) при 2.25 м.д. (Рис. 2-42л) полностью совпадает с приведеннойна рисунке 2-11а структурой этого же сигнала в спектре 6-окса-8α-аналога (2a). Этосвидетельствует о том, что набор скалярных констант и, соответственно, торсионных угловмежду протонами в кольце D для стероидов (2) и (6), в пределах погрешностей измерений ирасчетов этих параметров, одинаков. Следовательно, можно считать, что 6-окса-8α- и 8αаналоги стероидных эстрогенов (2) и (6), принадлежащие 8α-изоряду, имеют практическиодинаковое пространственное строение кольца D.Для большинства стероидов (6) не менее сложным оказывается и определениезначений скалярных констант между протонами в кольце С, поскольку наблюдается частичное(или полное) перекрывание сигналов протонов 11α и 12β в области 1.72–1.77 м.д.
Этоприводит к эффектам сильносвязанности на сигнале протона 12α, который, как правило, не105перекрыт другими сигналами и наиболее удобен для определения значений вицинальныхконстант 3J12α-11α и 3J12α-11β. Поэтому они определялись с учетом результатов симуляцииподспектра протонов 9, 11α, 11β, 12α и 12β. Результаты определения скалярных констант длястероида (6a) приведены на схеме связывания (Рис. 2-44, б).Независимая информация о пространственном строении 8α-аналогов стероидныхэстрогенов (6) была также получена на основании анализа пространственных взаимодействиймежду протонами с помощью ЯЭО. На рисунке 2-44 в качестве примера приведеныфрагменты спектра NOESY (а) стероида (6a), а наиболее характерные из этих взаимодействийпоказаны двойными стрелками (↔) на пространственной структуре этой молекулы (Рис.
244в). Среди них следует отметить следующие взаимодействия в α-области молекулы стероида(6a): 9α/12α, 9α/8α, 9α/14α, 8α/6α, 8α/7α, 8α/14α, 8α/15α, 17α/12α, 17α/16α и 17α/14α.Из-за перекрывания сигналов информативность о пространственных взаимодействиях вβ-области этой молекулы оказывается более низкой. Например, не могут быть выделеныкросс-пики, характеризующие пространственную сближенность протонов 7β и 11βиз-заперекрывания их более интенсивными кросс-пиками между геминальными протонами 15β и15α, а из-за близости химических сдвигов протонов 15β, 7β, 12β, 11β и 16β невозможновыделить индивидуальные кросс-пики, соответствующие пространственному взаимодействиюэтих протонов с метильной группой при атоме С13.Большинство из изученных 8α-аналогов эстрогенов (6) существуют в растворе в однойконформации, которая показана на рисунке 2-44в.
Об этом свидетельствует как отсутствиевлияния температуры на величины скалярных констант, так и хорошее соответствиенаблюдаемых пространственных взаимодействий (ЯЭО) между ближайшими протонами срасчетными межпротонными расстояниями8. Исключение составляют стероиды (6б) и (6и),которые имеют метильные заместители в положениях 1 и 7α, соответственно. Также как вслучае рассмотренных ранее1-метил-8α-аналога (5б) и 7α-метил-6-окса-8α-аналогов (1б) и (2б)введение метильных групп в положения 1 или 7α приводит к конформационному равновесию,связанному с изменением пространственного строения кольца В.Поскольку система доказательств существования такого рода конформационного обменав стероиде (6б) совпадает с аргументацией для стероида (5б), которая была подробноизложена выше (увеличение константы 3J6β-7α при повышении температуры и завышенноезначение интегральной интенсивности кросс-пика 6β/11β в спектре NOESY), то ограничимсярассмотрением доказательств существования конформационного обмена в стероиде (6и). 8Для стероидов (6а) и (6г) в приложении П2 (табл.
П2-12 и рис. П2-2) приведены оценки расстояний,полученные с помощью ЯЭО [340] и в результате оптимизации их геометрии расчетными методами.106Рис. 2-44. а) – Фрагменты спектра NOESY (τm = 0.5 с), б) – схема скалярного связывания и в)– пространственная структура стероида (6a), на которой двойными стрелками показаныобнаруженные прямые диполь-дипольные взаимодействия между протонами колец А, В, С, D.На рисунке 2-45 показана температурная зависимость вицинальной константы междупротонами 6α и 7β, наблюдаемая на сигнале первого из них. При повышении температуры на40° наблюдается уменьшение значения константы 3J6α-7β на 0.16 Гц, которая при комнатнойтемпературе составляет 7.53 Гц.
Совершенно очевидно, что если молекула стероида (6и)существует в растворе в конформации (А) с экваториальным ориентацией метильной группы вположении 7α, то указанная величина этой константы не может соответствовать транс-107диаксиальной ориентации протонов 6α и 7β. В предпочтительной конформации (А), согласнорасчетам методом РМ3, торсионный угол Н6α-С6-С7-Н7β составляет 167° и соответствующееему значение константы 3J6α-7β(A) должно составлять 12.1 Гц.Рис. 2-45. Ньюменовские проекции по связи С6-С7 конформеров (А) и (В) стероида (6и).Справа показана температурная зависимость мультиплетной структуры сигнала протона 6α иприведены значения константы 3J6α-7β при температурах 20 и 60 °С.Следовательно,дляобъяснениястольсущественногоразличиямежду3экспериментальным и расчетным значениями константы J6α-7β необходимо предположитьналичие второго конформера (В) с аксиальной ориентацией метильной группы в положении7α, в которой протоны 6α и 7β являются экваториальными и скалярная константа между ними3J6α-7β(B) должна быть ~ 1.1 Гц (θ6α-7β(B) = 75 °).
Поэтому в условиях быстрого в шкале времениЯМР конформационного равновесия между конформерами (А) и (В) наблюдаемое значениеконстанты <3J6α-7β> отражает средневзвешенную величину: <3J6α-7β> = PA3J6α-7β(A) + PB3J6α-7β(B), аее значению при температуре 20 °С (<3J6α-7β> = 7.53 Гц) соответствует соотношениенаселенностей конформеров РА : PB = 58 : 42.Независимые доказательства существования стероида (6и) в растворе в виде быстрогоконформационного равновесия были получены также и на основе анализа межпротонныхпространственных взаимодействий (ЯЭО). На рисунке 2-46 представлены фрагменты спектраNOESY этого стероида, на которых отмечены (обведены овалом) наиболее важные длядоказательства конформационного обмена кросс-пики: 4/6α, 4/6β, 6β/13-Me и 6β/11β. Преждевсего, следует отметить, что о наличии конформационном обмена в стероиде (6и)свидетельствуют практически одинаковые интегральные интенсивности (S) кросс-пиков 4/6αи 4/6β: S4/6α : S4/6β = 1 : 1.02.108Рис.
2-46. а) – Конформационный обмен стероида (6и) между конформерами (А) и (В), накоторых двойными стрелками показаны межпротонные расстояния r4-6α, r4-6β, r6β-11β и r6β-18; б) фрагменты спектра NOESY (τm = 0.5c, 20 °С) этого стероида, на которых отмечены оваломкросс-пики 4/6α, 4/6β и 6β/11β; в) – использование зависимости r6β-11β = ƒ(PВ) дляэкспериментального определения населенности минорного конформера (В) стероида (6и).Согласно расчетам (РМ3) межпротонные расстояния r4-6β и r4-6α в конформере (А)составляют, соответственно, 2.45 Å и 2.85 Å, а в конформере (В) – 3.34 Å и 2.40 Å.Следовательно,соответствующееэтимрасстояниямсоотношениеинтегральныхинтенсивностей S4/6α : S4/6β для конформера (А) должно составлять 1 : 2.5, а для конформера(В) – 1 : 0.14.
Поэтому наблюдаемое в спектре NOESY одинаковое соотношение объемныхинтегралов кросс-пиков 4/6α и 4/6β является прямым доказательством того, что стероид (6и) врастворе существует в виде быстрого в шкале времени ЯМР равновесия между конформерами(А) и (В). Из качественного сравнения экспериментальных и расчетных данных также следует,что конформация (А) является доминирующей: PA > PB.Другим, не менее существенным доказательством конформационного обмена являетсяобнаружение в спектре NOESY достаточно интенсивного кросс-пика 6β/13-Me.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
