Диссертация (1145465), страница 3
Текст из файла (страница 3)
1-1.Схема стратегии использования спектроскопии ЯМР дляполной идентификации сигналовядер 1Н и 13С в спектрах ЯМРсложных продуктов природногопроисхождения. Из работы [21].обсуждении предлагаемой стратегии подчеркивается ее гибкость не только в отношениинабора используемых методов, но и в отношении использования результатов поидентификации сигналов ядер 1Н и13С. Если отнесения протонных сигналов не вызываютсомнения, то они с помощью гетероядерного корреляционного двумерного эксперимента 1Н13С HETCOR [60, 61] могут быть использованы для отнесений сигналов соответствующихпротонированных атомов углерода. Точно также, но в обратном порядке, могут бытьиспользованы сделанные отнесения в спектре ЯМР13С для идентификации протонныхсигналов или для ее дополнительной проверки.Совершенно очевидно, что современные возможности спектроскопии ЯМР значительнопревосходят многие корреляционные методы прежних лет, но стратегия комбинированного15использования различных экспериментальных методов и подходов, подобранных дляэффективного решения конкретной задачи с учетом особенностей спектральных ирелаксационных характеристик исследуемых молекул, остается неизменной.Следует также отметить, что в работе [21] также достаточно подробно анализируетсявозможность использования измерений скорости спин-решеточной релаксации R1 дляопределения принадлежности протонов к СН- или СН2-группам, а на основании литературныхданных по стероидам утверждается, что диполь-дипольный механизм релаксации для этихмолекул является доминирующим [62‒64].
При этом предполагается, что для всехвзаимодействующих пар протонов время корреляции диффузионного движения τс одинаковое.Поэтому сопоставление скоростей продольной релаксации отражает наличие геминальногососеда для метиленовых протонов или его отсутствие в случае метиновых протонов. Этопредположение весьма спорное и скорее всего неверное, но для качественных оценок вполнепригодное. Проведенное авторами измерение скоростей спин-решеточной релаксации (R1)протонов 1-дегидротестостерона показывает, что эта величина для метиновых протоновпримерно в (1.5 – 2.0) раза меньше, чем для протонов СН2-групп.Для лучшего понимания возможностей спектроскопии ЯМР на период времени, когданачалась данная работа (~1994 год), следует отметить, что, несмотря на ее очевидныйпрогресс, полное отнесение сигналов в спектрах ЯМР 1Н (600 МГц) итакого известного стероида как тестостерон13С (125 МГц) дажеи его модифицированного аналога – 17а-метилтестостерона, произошло лишь в 1990 году [65].
Но даже после этого продолжалисьспоры по поводу правильности отнесений сигналов двух геминальных протонов 16α и 16β[66], окончательная точка в которых была поставлена лишь в 2011 году [67]. Этот примервесьма характерен для понимания всей сложности процедуры идентификации сигналов.Одновременно он свидетельствует о необходимости крайне ответственного отношения кпубликуемым результатам, поскольку, в случае даже небольшой ошибки при отнесениисигналов, могут быть сделаны неправильные выводы о пространственном строениистероидной молекулы.В заключение краткого экскурса в историю взаимоотношений спектроскопии ЯМР истероидов следует отметить, что наряду с появлением двумерных корреляционных методов,значительноупрощающиханализперекрывающихсяобластейспектраЯМР1Н,использовались и другие средства решения этой проблемы. Среди них, такие как применениесдвиг-реагентов [68‒71] и хиральных реагентов [72], внерезонансных и селективных методовразвязки скалярных взаимодействий, а также введение изотопных меток.
Даже сменарастворителя, изменение концентрации или температуры образца за счет небольшого16перераспределения химических сдвигов помогала создать более комфортную для анализаспектральную картину.1.2.Использование скалярных констант в конформационном анализе стероидовПоскольку в настоящей работе для отнесения сигналов в спектрах ЯМРдоказательствапространственногостроениястероидныхмолекул1Н ииспользовалисьразнообразные спектральные и релаксационные параметры, рассмотрим кратко некоторые изних. Уже в начальный период становления спектроскопии ЯМР широкое распространениеполучили доказательства на основе использования дальних скалярных констант4-6JН-Н. Такиевзаимодействия “W”-типа в насыщенных и ненасыщенных системах хорошо известны [73, C.130–137]и достаточно часто обнаруживаются в спектрах стероидных молекул [74‒76].Использование дальних констант остается простым и, следовательно, востребованнымспособом и в настоящее время.
Например, дальнее взаимодействие между метильнымипротонами С18Н3 и аксиальным протоном 12α с константой 4JН-Н ≈ 0.8 Гц часто используетсядля определения положения этого протона. Следует также учитывать, что появившиеся впоследнее время методы точного определения значений дальних констант4-6JН-Н открываютперспективу перехода их использования в конформационном анализе молекул с качественногона количественный уровень [77‒82].В некоторых случаях весьма полезными характеристиками являются геминальныеконстанты 2JН-Н, значения которых в замещенных циклогексанах обычно находятся в пределахот -12 до -13 Гц. Однако под влиянием карбонильной группы или другойсвязи абсолютноезначение этой константы может возрастать до 16 – 17 Гц [73, C.
115–121]. Следовательно,такая большая величина геминальной константы может служить прямым свидетельствомнахождения метиленового протона вблизи двойной связи.При всей характеристичности дальних и геминальных протон-протонных констант, онине могут по стереоспецифичности составить конкуренцию вицинальным константам 3JH-H [83].Благодаря известной ее зависимости от торсионного угла θ, которую в 1959 году впервыеобнаружил и использовал в конформационном анализе М. Карплус [84‒86], вицинальнаяконстанта3JH-H несомненноиспользованиявобластиявляетсяструктурногорекордсменомипочастотеконформационногоиэффективностианализаспомощьюспектроскопии ЯМР. Оригинальное эмпирическое уравнение Карплуса имело следующий вид:3JH-H´ = A + Bcosθ + Ccos2θ,/1/17где θ ‒ двугранный угол между плоскостями Н-С-С и С-С-Н´, А, В, С – эмпирическиепараметры, которые в общем случае широко варьируются от соединения к соединению (дляэтана: А = 4 Гц, В = -0.5 Гц и С = 9.5 Гц).За прошедшее время аналитическая зависимость 3JH-H = ƒ(θ), получившая именноеназвание “карплусовской” и описывающая эмпирическое соотношение между геометрическимпараметром и экспериментально регистрируемой величиной,неоднократно подвергаласькритике [79, 80, 87].
В результате для получения максимально возможного совпадения междурасчетными значениями константы 3JH-H и ее экспериментальной величиной появлялисьразличные версии этой зависимости с уточненными коэффициентами или с дополнительнымичленами. Кроме того, появились специальные варианты, предназначенные только дляопределенного сорта молекул или даже для определенного диапазона торсионных углов [88,89].
Некоторые из таких вариантов (или модификаций) оказались настолько удачными, чтоактивно используются по настоящее время. Например, в 1976 году Быстров В. Ф. предложилсвой набор параметров (коэффициентов) в карплусовской зависимости, предназначенных дляисследования пептидов [90]. Теперь эта модификация известна как “карплусовскаязависимостьвпараметризацииБыстрова”иуспешноприменяетсяприизучениибиополимеров. Среди последних модификаций карплусовской зависимости наибольшуюизвестность получили следующие ее варианты:1.Модификация HLA (Haasnoot C. A. G., Leeuw F. A.
A. M., Altona C.) [91], уравнение/2/:3J(θ) = P1cos2θ + P2cosθ + P3 + ∑Δχi(P4+P5cos2(ξiθ+P6|Δχi|)),/2/где Δχi – групповая электроотрицательность Δχiгруп., которая определяется с помощью атомныхэлектроотрицательностей Хьюггинса в α- и β-положениях i-го заместителя в этановомфрагменте: Δχiгруп. = ΔExiα – P7ΔExiβ ; P1 - P7 – подстроечные эмпирические параметры; ξi –численный коэффициент: ξi = 1 для области 0º < θi < 180º, ξi = -1 для области 180º < θi < 360º.Авторами было предложено несколько вариантов этого уравнения, которые отличаютсязначениями параметров Рi, оптимизированных для различного количества заместителей, атакже с учетом и без учета эффектов заместителей в β-положениях этанового фрагмента.Значения параметров, предложенные в работе [91] приведены в приложении П1 (Табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
