Диссертация (1145465), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Поскольку вконформере (А) расстояние между протоном 6β и ближайшим к нему протоном метильнойгруппы при атоме С13 превышает 4.0 Å, то наличие указанного кросс-пика однозначносвидетельствует о присутствии в растворе конформера (В), в котором это расстояние109значительно меньше (~2.3Å). К этому следует добавить, что в приведенном на рисунке 2-44аспектре NOESY стероида (6а), который в растворе существует в единственной конформации(А), кросс-пик 6β/13-Me отсутствует, а экспериментальное соотношение интегральныхинтенсивностей составляет S4/6α : S4/6β = 1 : 2.8. Но самым веским аргументом в пользусуществования конформационного обмена в стероиде (6и) является пространственноевзаимодействие между протонами 6β и 11β, которое проявляется в спектре NOESY в видесоответствующегохорошонаблюдаемогокросс-пика(Рис.2-46б).Интегральнаяинтенсивность этого кросс-пика соответствует эффективному расстоянию <r6β-11β> = 2.6 Å, арасчетные (ММ+) значения этого расстояния для конформеров (А) и (В) составляют r6β-11β(А) =4.2 Å и r6β-11β(В) = 2.2 Å, соответственно.
Эти значения были использованы для построениязависимости <r6β-11β> = ƒ(PA, PB) и графического определения населенностей РА и РВ (Рис. 246в). Это позволило получить соотношение населенностей конформеров стероида (6и):PA :PB = 64 : 36. Таким образом, оценка населенности минорного конформера (В), полученная наосновании ЯЭО между протонами 6β и 11β, оказывается несколько ниже (36 %), чем даютрезультаты анализа величины скалярной константы <J6α-7β> (42 %). Однако, учитывая характернелинейной зависимости <r6β-11β> = ƒ(PB), которая наиболее точные оценки РВ позволяетполучать в области малых значений этого параметра (РВ < 10 %), такое несоответствие вполнеобъяснимо сравнительно низкой точностью в области более высоких значений РВ.
На графикезависимости<r6β-11β> = ƒ(PB) пунктиром показано, что при точности определенияэффективного расстояния <r6β-11β> калибровочным методом ±0.1 Å точность определениянаселенности минорного конформера (В) составляет, соответственно, -9 % и +11 %.Следовательно, результаты двух различных экспериментальных оценок соотношения РА : PBна основе измерения ЯЭО и 3J в пределах погрешностей сопоставимы между собой. Наряду спредставленнымидоказательствамиконформационного обмена в стероиде (6и)следуеттакжеотметитьсоответствующееизменение величин дальних скалярных констант6J2-6α и 6J2-6β по сравнению с конформационножесткимстероидом(6a).Нарис.2-47представлены сигналы протона 2 в спектрахЯМР1Н стероидов (6a) и (6и) при 20 °С.Хорошоструктурывидноэтихразличиесигналов,мультиплетнойсвязанноесРис.
2-47. Мультиплетность сигналапротона 2 в спектрах стероидов (6a) и (6и).110различием скалярных взаимодействий протона 2 с протонами при атоме С6. Для жесткогостероида (6a), находящегося в конформации (А), протон 2 взаимодействует через 6 связейтолько с протоном 6α, который в этой конформации занимает псевдоаксиальное положение(6J2-6α(6a) = 1.1 Гц), а для конформационно мобильного стероида (6и) наблюдаются примерноодинаковые по величине (~0.8 Гц) дальние скалярные взаимодействия протона 2 с каждым изпротонов при атоме С6, поскольку каждый из них, благодаря конформационному обмену,часть времени находится в конформации, в которой он является псевдоаксиальным и имеетвозможность для более эффективного скалярного взаимодействия с протоном 2 по сравнениюс его псевдоэкваториальным положением во второй конформации.
Таким образом,наблюдение и анализ дальних скалярных констант является простым и удобным способомобнаружения быстрого конформационного равновесия в кольце В стероида (6и), которыйможет быть использован для решения других аналогичных задач.На основании температурной зависимости скалярной константы 3J6α-7β (Рис. 2-48а) длястероида (6и) были проведены оценки населенностей конформеров РА и РВ в диапазоне от 18до 60 °С построена зависимость lnK = ƒ(1/T), которая показана на рис. 2-48б.Рис. 2-48. Зависимости а) ‒ 3J6α-7β = ƒ(1/T) и б) ‒ lnK = ƒ(1/T) для стероида (6и).
Точностьизмерения константы не хуже ±0.02 Гц, а температуры ‒ не хуже ±1 °.При расчетах использовались следующие значения этой константы для конформеров (А)и (В):3J6α-7β(А) = 11.6 Гц и 3J6α-7β(В) = 1.5 Гц, которые были получены в результатесопоставления экспериментальных и расчетных ее значений для стероидов (6и) и (6а).Описание процедуры выбора 3J6α-7β(А) и 3J6α-7β(В) приведено в приложении П2, (см.
таблицы П213а, П2-13б, рисунок П2-3а,б и пояснительный текст к ним). В результате были полученыследующие оценки термодинамических параметров двухпозиционного равновесия стероида(6и): ∆Н = (0.31 ± 0.02)ккал/моль, ∆S = (0.28 ± 0.06) кал.моль.-1град.-1, ∆E(293°) = (0.23 ± 0.03)ккал.моль-1.1112.4.D-Гомо-8α-аналоги эстрогеновДоказательствопространственногостроенияD-гомо-8α-аналоговстероидныхэстрогенов с помощью ЯМР было проведено на примере изучения стероидов (7)9 [343, 345] и(8)10 [341].Наиболее сложной для интерпретации областью протонного спектра стероидов (7)является область 1.5 – 2.3 м.д., в которой расположены перекрывающиеся между собойсигналы 11-ти алифатических протонов: 7α, 7β, 8α, 11α, 11β, 12α, 12β, 14α, 15β, 16α и 16β (Рис.2-49).Характерной особенностью спектров ЯМР 1Н стероидов (7) является химический сдвигпротона 15α, сигнал которого хорошо виден в области 1.2 – 1.6 м.д.
в спектрах стероидов (7a),(7г) - (7е). Мультиплетная структура этого сигнала (дублет с константой ~13 Гц, компонентыкоторого сильноуширены из-за нескольких более слабых скалярных взаимодействий)свидетельствует о наличии только одной большой геминальной константы2J15α-15β и,следовательно, об экваториальном положении протона 15α в кольце D.Низкочастотное положение сигнала экваториального протона 15α и высокочастотноеположение аксиального протона 15β, а также значительная и аномальная по знаку разницамежду их химическими сдвигами (∆δ15α-15β = δ15α - δ15β), которая для стероида (7a) составляет 0.56 м.д., а для (7д) – достигает -0.84 м.д., свидетельствуют о крайне сильном влияниианизотропного вклада карбонильной группы С17а=О на эффективное экранирование протоноватоме С15.
Следует отметить, что это влияние имеет такой же характер, как и дляприсоседних к карбонильной группе протонов при атоме С17. Например, для стероида (7a)разница химических сдвигов ∆δ17α-17β(7a) = -0.37 м.д., а для 16,16-диметилзамещенногостероида (7г) ‒ ∆δ17α-17β(7г) = -0.60 м.д. 9Химические сдвиги ядер 1Н и 13С стероидов (7) даны в таблицах П2-14 и П2-15, соответственно.Химические сдвиги ядер 1Н и 13С стероидов (8) даны в таблицах П2-16 и П2-17, соответственно. 10112Рис. 2-49. Алифатическая область спектров ЯМР 1Н стероидов (7a) – (7е).
С помощью линийпоказаны наиболее характерные изменения положений протонных сигналов.На основании сравнения разностей химических сдвигов метиленовых протонов приатомах С15 и С17 в стероидах (7a) и (7г), которые, соответственно, составляют ∆δ15α-15β(7г) ∆δ15α-15β(7a) = -0.28 м.д. и ∆δ17α-17β(7г) - ∆δ17α-17β(7a) = -0.23 м.д. и свидетельствуют о практическиодинаковом экранирующем влиянии метильных заместителей при атоме С16 на соседниеметиленовые протоны, можно сделать заключение об одинаковой β-ориентации аксиальныхпротонов при атомах С15 и С17.
Это заключение подтверждается наличием пространственныхвзаимодействий 15β/17β, 13-Me/15β и 13-Me/17β в спектрах NOESY стероидов (7). На рисунке2-50б в качестве примера приведена алифатическая область спектра NOESY стероида (7e), вкотором указанные пространственные взаимодействия наиболее хорошо видны по сравнениюс аналогичными спектрами других стероидов (7).В спектре ЯМР 1Н стероида (7е) сигналы практически всех протонов кольца D (кроме16α при 1.66 м.д.
и 14α при 1.71 м.д.) не перекрываются другими сигналами и не образуютмежду собой сильносвязанных спиновых систем (Рис. 2-49,е). Следовательно, изучениеспектров ЯМР этого стероида дает возможность получить наиболее полную и точнуюинформацию о пространственном строении кольца D стероидов (7).113Рис. 2-50. Фрагменты спектров COSY-DQF (а, в) и б) - NOESY (τm = 0.5 с) стероида (7е).г) – Пространственная структура этой молекулы, на которой двойными стрелками указанынаиболее важные для доказательства прямые диполь-дипольные взаимодействия (ЯЭО). Нафрагменте (в) показана процедура определения констант 3J17α-16α, 3J8α-14α и 4J17α-15α на основеанализа противофазной мультиплетной структуры кросс-пиков 17α/16α, 8α/14α и 17α/15α.Наряду с указаннымипространственными взаимодействиями в спектре NOESYстероида (7е) наблюдаются не менее характерные кросс-пики 15α/15β, 16α/16β, 17α/17β,15α/16β, 15α/16α, 15α/14α, 15α/7α, 15α/8α, 15β/7β, 17α/16α, 17α/16β, 17β/16βи 16β/15β,соответствующие прямым взаимодействиям протонов кольца D между собой и с ближайшимипротонами кольца В (7α, 7β и 8α).
Кроме того, в этом спектре можно обнаружитьдоказательства пространственной близости протона 9α с протонами 8α, 11α и 12α(соответствующиекросс-пикичастичноперекрытымеждусобойилидругимивзаимодействиями), а также между парами протонов 14α, 8α и 7β, 11β, соответственно, в α- иβ-области стероидной молекулы (7е). Следует отметить, что полное перекрывание сигналовпротонов 16α (1.66 м.д.) и 14α (1.71 м.д.) не позволяет в спектре NOESY наблюдать крайневажное для доказательства конформации кольца D пространственное взаимодействие междуэтимидиаксиальнымипротонами.Темнеменее,перечисленныйнаборпрямых114взаимодействий (ЯЭО) в стероиде (7е) и относительные интегральные интенсивностисоответствующих им кросс-пиков полностью согласуются с результатами оптимизации (РМ3)наиболее энергетически выгодной конформации этой молекулы, которая показана на рисунке2-50г.
Пространственное строение стероида (7е) может быть описано следующим образом:кольцо С находится в конформации “кресло” с аксиальным протоном при атоме С11 в βобласти молекулы и аксиальными протонами при атомах С9, С12 и С14 в ее α-области; кольцо Впредставляет собой “псевдокресло” c псевдоаксиальными протонами 8α и 7β, находящимися ,соответственно, в α- и β-области молекулы; кольцо D имеет конформацию “псевдокресло” саксиальными протонами 15β и 17β в β-области молекулы и аксиальными протонами 14α и 16αв ее α-области.Этот же вывод в отношении конформации стероида (7е) можно сделать и на основанииизучения скалярных протон-протонных взаимодействий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
