Диссертация (1145465), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Поэтому рассматриваемые 13αаналоги эстрогенов являются в спектральном отношении одними из наиболее сложныхобъектов настоящей работы. Учитывая это, процедура идентификации сигналов в спектрахстероидов (16) - (18), а также основные аргументы доказательства их пространственногостроения, излагаются достаточно подробно.В таблицах П3-4 и П3-5 (см. Приложение П3) приведены результаты полнойидентификации сигналов, соответственно, ядер 1Н и 13С стероидов (16) – (18), полученные наоснове анализа их спектров DQF-COSY, J-COSY, HSQCnd, COLOC, NOESY и экспериментовпо селективной гомоядерной развязке 1Н{1H}.
На рисунке 3-14 показаны фрагменты спектровDQF-COSY (a) и NOESY (б), которые были использованы для идентификации протонныхсигналов и доказательства пространственного строения молекулы 13α-аналога (16), котораяпредставлена на рисунке 3-14в. Для решения первой части задачи были учтены также данныеспектра НSQCnd (не показан), которые свидетельствуют о наличии в алифатической областиспектра ЯМР 1Н этого стероида сигналов 3-х метиновых протонов при 0.91, 1.75 и 2.24 м.д.
Ихпринадлежность, соответственно, протонам 8β, 14α и 9α следует, во-первых, из наличияскалярных взаимодействий 8β/14α и 8β/9α (см. соответствующие кросс-пики на рисунке 3-14а)165с величиной константы 12.5 Гц, характерной для транс-ориентации взаимодействующихпротонов. Во-вторых, каждый из этих протонов участвует в скалярных взаимодействиях спротонами одной из метиленовых групп, которые принадлежат трем разным спиновымподсистемам и, следовательно, находятся в разных кольцах стероидной молекулы.
Такимобразом, определение принадлежности этих метиленовых протонов кольцам В, D и Содновременно дает однозначный ответ об идентификации трех сигналов метиновых протонов.Например, протон при 0.91 м.д. имеет в спектре DQF-COSY два кросс-пика, которые даютвозможность определить положения сигналов двух соседних к нему протонов метиленовойгруппы при 1.40 и 2.11 м.д. Эти протоны в том же спектре в свою очередь имеют кросс-пики ссигналомпри2.83м.д.,интегральнаяинтенсивностькоторогосоставляет2Н,апринадлежность протонам группы С6Н2 определяется их пространственным взаимодействиемс ароматическим протоном 4 (см. кросс-пик 4/6α,6β в спектре NOESY на рисунке 3-14б).Следовательно, сигнал при 0.91 м.д. принадлежит протону 8β, а сигналы при 1.40 и 2.11 м.д.соответствуют псевдоаксиальному и псевдоэкваториальному протонам метиленовой группыС7Н2. Последнее утверждение сделано на основании различия величин вицинальных констант3J8β-7α и 3J8β-7β, которые равны 11.0 и 2.7 Гц, соответственно.Доказательство принадлежности сигнала при 2.24 м.д.
протону 9α, как уже отмечалосьвыше, в значительной мере осложнено перекрыванием в данной области спектра ЯМР 1Нсигналов семи протонов, два из которых (11α и 12β) принадлежат кольцу С. Более того,положение сигнала протона 11α при 2.23 м.д., легко определяемое на основании кросс-пика1/11α в спектре NOESY (Рис. 3-14б), практически совпадает с сигналом протона 9α.Этоисключаетвозможностьпрямогоопределенияконстантыскалярноговзаимодействия между этими вицинальными протонами, а использование кросс-пика 9α/11β вспектре DQF-COSY для идентификации сигнала метинового протона 9α в данной областиспектра не может быть корректным из-за частичного или полного его перекрывания кросспиками 11α/11β и 12β/11β. Поэтому, в данном случае, наиболее простым и эффективнымспособом доказательства является использование дальнего скалярного взаимодействия междупротонами 9α и 1, величина константы которого 4J9α-1 хорошо видна на сигнале протона 1 при7.19 м.д.
и равна 1.16 Гц. В эксперименте по селективной гомоядерной развязке 1Н{2.24 м.д.}наблюдается исчезновение указанного дублетного расщепления сигнала протона 1, а приселективной развязке 1H{1.75 м.д.} его мультиплетность остается неизменной. Следовательно,сигнал при 2.24 м.д. однозначно принадлежит метиновому протону 9α, а при 1.75 м.д.
–протону 14α.166Рис. 3-14. Фрагменты спектров а) – DQF-COSY, б) – NOESY (τm = 0.5 с), г) и д) – J-COSYстероида (16) и в) – его пространственная структура, на которой двойными стрелкамипоказаны прямые межпротонные взаимодействия (ЯЭО), обнаруженные в спектре NOESY.
Наспектрах J-COSY (г, д) с помощью пунктирных и сплошных линий показан анализмультиплетной структуры перекрывающихся сигналов протонов 8β, 11β и 7α, 12α.Сделанное заключение дает возможность с помощью кросс-пиков в спектрах DQF-COSYи NOESY (Рис. 3-14а, б) определить положения в спектре сигналов двух пар метиленовых167протонов этанового фрагмента Н2С11-С12Н2 (δ11α = 2.23 м.д., δ11β = 0.98 м.д., δ12α = 1.43 м.д.
иδ12β = 2.31 м.д.), и их взаимную пространственную ориентацию в кольце С: протоны 11β и 12αявляются аксиальными, а протоны 11α и 12β оказываются, соответственно, экваториальными.Это следует как из набора скалярных констант для каждого из этих протонов, так и изхарактера их пространственных взаимодействий. В частности, между аксиальными протонами11β, сигнал которого имеет характерную квартет-дублетную структуру (Рис. 3-14а, кросс-пик12α/11β), и 12α, имеющего триплет-дублетную структуру (см.
там же кросс-пик 11β/12α),обнаруживается скалярная константа 3J11β-12α = 13.5 Гц, свидетельствующая об их взаимнойтранс-ориентации. Одновременно это подтверждается отсутствием кросс-пика12α/11β вспектре NOESY (Рис. 3-14б), поскольку в такой конформации (Рис. 3-14в) расстояние r12α-11β >3.0 Å. Вместе с тем, в этом же спектре обнаруживаются пространственные взаимодействия11α/12α и 11β/12β между протонами, имеющими одинаковую (α или β) ориентацию ирасстояние между которыми составляет около 2.6 Å. Следует отметить, что протон 9α, такжекак и протон 12α, находится в транс-ориентации по отношению к протону 11β (3J9α-11β ≈ 12Гц), и, следовательно, расстояние r9α-12α между двумя аксиальными протонами примерно такоеже (~2.6 Å), как и r11α-12α.
Однако, из-за наложения сигналов протонов 9α и 11α, имеющихпрактически одинаковые ЯЭО с протоном 12α, разделение вкладов от каждого из них всуммарный кросс-пик (11α/12α + 9α/12α), который на рисунке 3-14б обозначен как“12α/9α,11α”, в данном случае оказывается невозможным.В похожей ситуации находятся аксиальные (в кольце С) протоны 9α и 14α, которыеимеют транс-ориентацию относительно протона 8β и расстояние между ними r9α-14α = 2.7 Å.Однако, в данном случае перекрывание сигналов протонов 9α и 15α, второй из которыхсогласно расчетам находится на расстоянии ~2.4 Å от протона 14α, оказывается частичным и вспектре NOESY в явном виде можно обнаружить как пространственное взаимодействие14α/9α, так и 14α/15α. Сравнение даже на качественном уровне интенсивностей кросс-пиков14α/15α и 14α/15β (Рис.
3-14б: S14α-15α >> S14α-15β) дает необходимую информацию о взаимнойориентации трех протонов в фрагменте НС14-С15Н2, поскольку по расчетным данным (ММ+)межпротонные расстояний r14α-15α и r14α-15β значительно различаются между собой исоставляют, соответственно, 2.4 Å и 2.8 Å. Следовательно, сделанное отнесение сигналовпротонов 15α (2.15 м.д.) и 15β (1.96 м.д.) имеет прямое подтверждение результатами анализа врассматриваемом этановом фрагменте как пространственных (ЯЭО) так и косвенных (3JH-H)взаимодействий. При анализе последних из них было обнаружено значительное различие ввеличинах экспериментальных вицинальных констант: 3J14α-15α = 6.5 Гц, 3J14α-15β ≤ 0.8 Гц.
Этизначения вполне соответствуют расчетным данным (3J14α-15α = 7.1 Гц, 3J14α-15β = 0.55 Гц),168которые были вычислены на основании использования торсионных углов: θ14α-15α = 37.2° иθ14α-15β = 277.4°, полученных при оптимизации молекулы стероида (16) методом ММ+.В спектрах NOESY и DQF-COSY могут быть также обнаружены аналогичные исогласующиеся между собой аргументы, необходимые для однозначной идентификациипротонов при атоме С16, сигналы которых находятся в наиболее сложной области спектра 2.05– 2.45 м.д. Учитывая это обстоятельство, наиболее важными из них, несомненно, являютсяпространственное взаимодействие между протонами 8β (0.91 м.д.) и 16β (2.18 м.д.) иотсутствие такового между протонами 8β и 16α (2.38 м.д.).
Использование же для этих целейвицинальных констант3JН-Н в этановом фрагменте Н2С15-С16Н2 в значительной мерезатруднено сложностью точного определения их абсолютных значений в пятичленных циклах,Тем не менее, их применение позволяет, по крайней мере, выявить наиболее существенноеразличие в скалярных взаимодействиях протонов 16α и 16β. Оно заключатся в соотношениивеличин скалярных констант этих протонов с протоном 15β, сигнал которого находится всвободной области спектра при 1.96 м.д. Согласно проведенным расчетам (ММ+), дляконформации 5-членного кольца D стероида (16) торсионные углы θ15β-16α и θ15β-16β составляют,соответственно, 329.5° и 92.5°, а расчетные вицинальные константы 3J15β-16α и 3J15β-16β – 8.9 Гц и0.35 Гц, соответственно.
Эти значения вполне согласуются (даже на количественном уровне)с экспериментальными значениями: 3J15β-16α = 8.7 Гц, 3J15β-16β = 2.0 Гц, полученными из F1разрезов кросс-пиков 15β/16α и 15β/16β в спектре DQF-COSY, цифровое разрешение которогопо F2-оси составляло около 0.3 Гц. Необходимо отметить, что расчетные значения скалярныхконстант 3J15α-16α и 3J15α-16β, полученные из значений торсионных углов θ15α-16α = 335.5° и θ15α-16β= 212.6° (ММ+), практически совпадают между собой (3J15α-16α = 9.9 Гц, 3J15α-16β = 9.8 Гц) и,следовательно, не могут служить критерием для идентификации сигналов протонов 16α и 16β.Более того, из-за почти полного наложения сигналов протонов 15α (2.15 м.д.) и 16β (2.18 м.д),экспериментальная величина константы между ними в данном случае не может бытьизмерена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
