Диссертация (1145465), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Эти экспериментальные значения сопоставимы с результатами,полученными с помощью симуляции спектра сильносвязанной системы протонов 7α, 7β и 8αдля стероида (7е), и тем самым подтверждают достоверность расчетных данных. Весьмапоказательным в этом отношении является сравнение мультиплетной структуры сигналапротона 8α в экспериментальном спектре (Рис. 2-52а, спектр 3) модельного стероида (6м) и всимулированном спектре (Рис. 2-52а, спектр 2б) стероида (7e), полученном при отсутствииэффектов сильносвязанности: наблюдается совпадение их дублет квартетных структур.Следовательно, хорошее совпадение (в пределах ±0.3 Гц) экспериментальных и расчетныхспектров свидетельствует о надежности использованного подхода для оценки константскалярноговзаимодействияJН-Н,основанногонамоделированииподспектровсильносвязанных спиновых систем. Поэтому, даже в тех случаях, когда в экспериментальномспектре наблюдается только один неперекрывающийся сигнал протона, входящего в составсильносвязанной спиновой системы, а химические сдвиги других протонов этой спиновойсистемыдостаточноточноопределены,тоспомощьюнебольшоговарьированияограниченного числа спектральных параметров (химических сдвигов и/или скалярныхконстант) можно оценить влияние эффектов сильносвязанности на мультиплетную структурунаблюдаемого сигнала и с достаточной точностью определить полный набор значенийдействительных скалярных констант, характеризующих данную спиновую систему и,соответственно, конформацию молекулы.Таким образом, полученные результаты свидетельствуют об увеличении вицинальныхконстант 3J8α-7α и 3J8α-7β в стероиде (7е), соответственно, на ~1.4 и ~0.7 Гц по сравнению сдругими стероидами (7).
Чтобы выяснить насколько точно изменение этих параметровотражает изменение геометрии кольца B в стероиде(7е), для стероидов (7e) и (7a) былопроведено сопоставление экспериментальных и расчетных величин торсионных углов θ8α-7α,θ8α-7β и констант 3J8α-7α, 3J8α-7β, которые были получены с использованием карплусовскойзависимости и данных полуэмпирических расчетов геометрии этих молекул.На рисунке 2-54 с помощью ньюменовских проекций этанового фрагмента С7Н2-С8Нпоказано различие конформаций кольца B в этих стероидах, выражающееся в небольшом (на~ 5°) уменьшении торсионных углов θ8α-7α и θ8α-7β в стероиде (7e).
Их значения (Рис. 2-54) былииспользованы для определения расчетных величин соответствующих вицинальных констант[91, β-эффект], которые составили: 3J8α-7α(7a) = 2.2 Гц, 3J8α-7α(7е) = 2.82 Гц, (∆3J8α-7α = 0.62 Гц);3J8α-7β(7a) = 12.11 Гц, 3J8α-7β(7е) = 12.75 Гц, (∆3J8α-7β = 0.64 Гц).119Следовательно,характеризменения(увеличение) расчетных вицинальных констант 3J8α7αи 3J8α-7β при переходе от стероида (7а) к (7е)полностьюсоответствуетданным,чтоэкспериментальнымдоказываетнебольшоеконформационное различие кольца B в этихстероидах,связанноесихструктурнымиособенностями.Для стероидов (7г) и (7д), которые содержатметильные группы в положении 16, происходитРис.
2-54. Ньюменовские проекции посвязи С7-С8 для стероидов (7a) и (7е).значительное изменение спектра ЯМР 1Н протонов кольца D, связанное, прежде всего, суменьшением числа скалярных взаимодействий между ними. Это упрощает идентификациюсигналов протонов при атомах С15 и С17, которые имеют более простую мультиплетнуюструктуру по сравнению с другими стероидами (7).
Следует отметить, что пространственная(α- или β-) идентификация сигналов метильных протонов при С16 может быть установлена нетолько на основании ЯЭО между этими протонами и протонами, расположенными в α- или βобласти стероидов (7г) и (7д), но также с помощью дальних скалярных взаимодействий через4 связи, которые наблюдаются между протонами аксиально ориентированной 16α-метильнойгруппы и аксиальными протонами 15β (4J = 0.5 Гц) и 17β (4J = 0.8 Гц). Следовательно, этискалярные взаимодействия свидетельствуют об α-аксиальной ориентации данной метильнойгруппы, сигнал которой имеет меньший химический сдвиг по сравнению с сигналом 16βметильной группы, занимающей экваториальное положение в кольце D.
Таким образом, вспектре стероидов (7г) и (7д) сигналы метильных протонов при атоме С16 легко отличить поих относительной ширине, связанной с наличием дальних скалярных взаимодействийпротонов аксиальной 16α-метильной группы и отсутствием таковых для экваториальной 16βметильной группы.На рисунке 2-55 двойными сплошными стрелками показаны наиболее характерныедальние скалярные взаимодействия в кольце D стероида (7д) и их проявление вмультиплетной структуре сигналов протонов 17α, 17β и 15α, а также в ширине линий сигналовметильных протонов при атомах С16 и С13 в области 0.9 – 1.15 м.д.Необходимо отметить, что в стероидах (7г) и (7д) величина дальней константы 4J15α-17α =2.3 Гц почти в 1.5 раза превышает ее значение (~1.6 Гц) для других стероидов (7). Посколькувведение двух метильных групп в положение 16, согласно расчетам (РМ3, ММ+), практическине влияет на взаимное “W”-пространственное расположение протонов 15α и 17α, то120обнаруженноеувеличениеэтойконстанты,по-видимому,связаносвлияниемэлектроотрицательности метильных заместителей.
Обращает также на себя вниманиеобнаруженное небольшое различие в величинах скалярных констант между протонамиметильной группы в положении 16α и расположенными симметрично протонами 15β (0.5 Гц)и 17β (0.8 Гц), которое очевидно отражает различное ближайшее окружение этих протонов.Рис. 2-55.Мультиплеплетная структура сигналов протонов 15α, 15β, 17α и 17β,свидетельствующая о дальних скалярных взаимодействиях между протонами кольца Dстероида (7д), и фрагмент этой молекулы, на которой дальние взаимодействия показаны спомощью двойных стрелок, а цифрами указаны их величины в Гц. Пунктирными стрелкамипоказано положение сигналов в спектре ЯМР.Процедурапоследовательнойидентификациипротонныхсигналовианализамультиплетной структуры каждого из них с помощью различных комбинаций гомо- игетероядерных корреляционных методов показана на рисунке 2-56 В качестве примера выбранD-гомо-8α-аналог стероидных эстрогенов (7в), в алифатической области протонного спектракоторого (Рис.
2-56а) обнаруживаются только 3 отдельно стоящих мультиплетных сигналовпротонов 6β, 17β и 17α. Все остальные сигналы образуют 5 различных по количественномусоставу групп: 6α и 9α при 2.6 м.д., 15β и 16β при 2.1 м.д., 8α, 12β, 18` и 7α при 1.9 м.д., 11α,14α, 18``, 7β и 16α при 1.7 м.д. и 12α, 11β и 15β при 1.5 м.д. Только две пары протонов 8α и 7αв группе при 1.9 м.д. и протонов 12α и 11β в группе при 1.5 м.д. образуют сильносвязанныесистемы, а сигналы всех остальных протонов в соответствующих группах принадлежатслабосвязанным спиновым системам и их мультиплетность может быть искажена, только еслиони являются Х-частью АВХ-системы.Поэтому наиболее удобным способом для устранения эффектов сильносвязанности намультиплетность сигналов является гетероядерный (1Н-13С) инверсный метод HSQCnd (см.121спектр на рисунке 2-56б), который позволяет упростить спиновую систему не только за счетизменения положения в спектре ЯМР 1Н протонных сигналов, но и за счет разложения этихсигналов по химическим сдвигам ядер углерода-13 (см.
F1-разрезы на рисунке 2-56в), чтоодновременно решает проблему идентификации сигналов протонированных атомов в спектреЯМР 13С. Рис. 2-56. Фрагменты спектров а) – ЯМР 1Н и б) – HSQCnd стероида (7в). в) – Разложениесигналов в перекрывающихся областях (выделены вертикальными пунктирными линиями)протонного спектра с помощью F1- разрезов спектров HSQCnd и DQF-COSY этого стероида. 122Процедура отнесения протонных сигналов включала использование результатов анализафазочувствительного спектра DQF-COSY. На рисунке 2-56в представлены F1-разрезынекоторых сигналов в этом спектре, позволяющие определить значения активных констант.Доказательство пространственного строения двух D-гомо-8α-аналогов эстрогенов (8),имеющих различные заместители в положении 17аβ является одной из наиболее сложныхзадач, которые были решены в рамках настоящего исследования.
Например, в спектре ЯМР 1Нстероида (8a) из 17-ти мультиплетных сигналов алифатических протонов, находящихся вобласти 1.2 - 2.8 м.д. (Рис. 2-57), только один из них (6β при 2.78 м.д.) оказывается неперекрытым другими сигналами, а 12 из них расположены в области спектра 1.3 – 1.9 м.д. иобразуют сложную спектральную картину.Рис. 2-57.
Алифатическая область спектров ЯМР 1Н стероидов (8a) и (8б). С помощью линийпоказаны изменения положений сигналов протонов 12β, 14α, 16α и 17β.В этой же области спектра стероида (8б) наиболее заметное изменение положенийсигналов, связанное с заменой заместителя в положении 17аβ, наблюдается для протонов 12β(+0.35 м.д.), 17β (-0.14 м.д.), 16α (-0.1 м.д.) и 14α (-0.12 м.д.). В результате происходитнекоторое упрощение этого спектрального участка – здесь перекрытыми оказываются только8 протонных сигналов.Кроме того, в спектре стероида (8б) возникают дополнительные проблемы: наложениесигналов протонов 17аα и 6β, а также наложение триплетного сигнала этильного заместителяна сигналы протонов 12α и 15α в области 1.1 – 1.3 м.д. Поэтому для однозначнойидентификации сигналов в алифатической области спектров ЯМР 1Н стероидов (8) и для123определениязначенийскалярныхконстантJH-Hпотребовалосьполучениехорошоразрешенных спектров DQF-COSY, NOESY, HSQCnd, J-COSY и их максимально корректныйанализ.
Значения полученных скалярных констант JH-H представлены на схеме связывания(Рис. 2-58). Следует отметить, что в этом отношении наиболее информативным оказалисьспектры НSQCnd, поскольку большая часть кросс-пиков в спектрах DQF-COSY и NOESYоказалась частично (или полностью) перекрытой и/или онинаходились вблизи диагонали этих двумерных спектров.Для стероида (8а) на рисунке 2-59 приведеныфрагменты этих спектров и показаны наиболее важныекросс-пики и их разрезы. Положения протонов при атоме С6и протонов 9α и 11α было установлено на основании ихпространственных взаимодействий (ЯЭО), соответственно,с протонами 4 и 1 (см.
спектр NOESY на рис. 2-59б), аположение сигналов протонов при атоме С17 и протона 12α– на основании скалярных взаимодействий (см. спектрDQF-COSY на рисунке 2-59в), соответственно, с протоном17аα при 4.51 м.д. и протонами метильной группы приатоме С13 (0.98 м.д.). На основе сделанных отнесений дляпротонов 6α и 6β с помощью скалярных взаимодействийбылоустановленоположениесигналовсоседнихметиленовых протонов при атоме С7, а также определеноРис. 2-58.Схема скалярногосвязываниястероида(8a).Цифрами указаны значения JН-Нв Гц.положение сигнала протона 8α (1.88 м.д.) на основании его пространственных взаимодействийс протонами 6α и 9α (Рис. 2-59б).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
