Диссертация (1145465), страница 39
Текст из файла (страница 39)
3-13) существенное перераспределение положений сигналов большинствапротонов колец В, С и D. Это в свою очередь приводит к тому, что в спектре второго из этихстероидов сигналы протонов 7α (1.24 м.д.), 7β (1.99 м.д.), 8β (1.08 м.д.) и 12β (1.83 м.д.), вотличие от их положения в спектре стероида (16), оказываются в свободных от перекрыванияобластях и, следовательно, более удобны для анализа их мультиплетной структуры иопределения значений скалярных констант.
Поскольку основные структурные различия этихстероидов связаны с кольцом D, то при анализе наиболее сложных сильносвязанных системпротонов в фрагментах Н2С6-С7Н2 кольца В и НС9-С11Н2-С12Н2 кольца С, пространственнаяструктура которых практически такая же как и в стероиде (16), использование симуляцииподспектров этих фрагментов для стероида (17a) оказывается значительно проще посравнению с аналогичной процедурой, описанной выше для стероида (16).
Она сводиласьлишь к соответствующему изменению и небольшому варьированию химических сдвиговпротонов каждой из этих сильносвязанных спиновых систем.Следует отметить, что в спектре стероида (17a) одновременно происходит изменениехарактера сильносвязанности. Это особенно хорошо заметно для протонов кольца C. Наряду с182перекрыванием протонов 9α и 11α, которое характерно и для спектра стероида (16), в области1.4 – 1.5 м.д.
наблюдается перекрывание сигналов аксиальных протонов 11β (1.47 м.д.) и 12α(1.46 м.д.), которое наиболее сильно отражается на мультиплетной структуре протона 12β,находящегося при 1.83 м.д. (Рис. 3-23).Рис. 3-23. Сравнение экспериментальной (3) и симулированной (1, 2) мультиплетнойструктуры сигналов протонов а) – 12β, б) – 12α и 11β в спектре ЯМР 1Н стероида (17а).
Длясравнения симулированные спектры показаны 1) – без учета и 2) – с учетом эффектовсильносвязанности. В спектрах (2) и (3) звездочками (*) отмечены комбинационные линии.При сравнении экспериментального (3) и расчетного (2) спектров протонов 12β (а) и 12α,11β(б)наилучшеесовпадениекомпонентсоответствующихсигналов,включаякомбинационные линии (на рис. 3-23 они отмечены звездочкой – “*”), достигается призначениях δ12α = 1.47 м.д. и δ11β = 1.464 м.д.
(Δν12α,11β = 1.8 Гц). Кроме решения задачи поопределению значений скалярных констант между протонами фрагмента НС9-С11Н2-С12Н2кольца С, такая симуляция позволяет также выявить незначительные вклады внешнихкомбинационных линий в мультиплетную структуру соседних (по отношению к 12α и 11β)сигналов, принадлежащих протонам 14α и 15β кольца D, что в свою очередь существеннооблегчает задачу их анализа.13α-аналоги (16) и (17а) различаются между собой заместителями в положении 17 и,точно также как для 6-окса-8α-аналогов (1а) и (2а), это различие приводит к небольшомуизменению геометрии кольца D, которое можно зарегистрировать путем сопоставленияотносительных изменений расчетных и экспериментальных торсионных углов и/иливицинальных констант между протонами, принадлежащими кольцу D. Для такого сравнениястероидов (16) и (17а) выберем две пары вицинальных протонов: 14α-15α и 15β-16α.
Длястероида (16) экспериментальные и расчетные значения констант 3Jij и θij для этих парприведены в таблице 3-4 под номерами 15 и 19, соответственно. Для пары протонов 14α-15α183наблюдается хорошее соответствие между экспериментальными и расчетными значениями J иθ: ∆3J = -0.44 Гц, ∆θ = 2.3 º, а для второй пары протонов 15β-16α расхождения междурасчетными и экспериментальными данными значительно больше: ∆3J = 1.25 Гц, ∆θ = 14.4 º,чтообъясняетсянахождениемторсионногоуглавблизиминимумакарплусовскойзависимости: θ15β-16α(расч) = 92.5 º. Поэтому эта экспериментальная точка (●) была выведена израссмотрения при анализе корреляционных зависимостей на рисунке 3-22.Расчеты (ММ+) показывают, что при переходе от 17-оксо-13α-аналога (16) к 17αацетокси-13α-аналогу (17а) происходит уменьшение углаθ14α-15α(расч.) с 37.2 до 31.1 º иувеличение угла θ15β-16α(расч.) с 92.5 до 104.8 º.
При этом обе расчетные константы должнывозрастать: 3J14α-15α(расч.) от 7.14 до 8.25 Гц, а 3J15β-16α(расч.) от 0.35 до 1.36 Гц. Полученныеэкспериментальные значения этих параметров для стероидов (16) и (17а), хотя и отличаютсяпо абсолютным величинам от их расчетных значений, но относительные их изменения припереходе от стероида (16) к стероиду (17а) вполне удовлетворительно соответствуютθ14α-15α(эксп.) уменьшается с 39.5 до 34.7 º , арасчетным результатам:увеличиваетсяθ15β-16α(эксп.)с 106.9 до 124.0 º. Это соответствует следующему увеличениюэкспериментальных значений вицинальных констант: 3J14α-15α(эксп.) от 6.7 до 7.6 Гц, а 3J15β16α15α(эксп.)от 1.6 до 4.7 Гц. Таким образом, для первой пары протонов 14α-15α получаем: Δθ14α-(расч.)= -6.1 º, а Δθ14α-15α(эксп.)= -4.8 º; ∆3J14α-15α(расч.) = 1.11 Гц, а ∆3J14α-15α(эксп.) = 0.9 Гц.
Здесьразличие между расчетными и экспериментальными данными составляет: ∆Δθ14α-15α = -1.3 º, а∆Δ3J14α-15α = 0.21 Гц. Для второй пары протонов 15β-16α получаем также вполнеудовлетворительный результат: Δθ15β-16α(расч.) = 12.3 º, а Δθ15β-16α(эксп) = 17.1 º; ∆3J15β-16α(расч) =1.01 Гц, а ∆3J15β-16α(эксп)= 3.1 Гц; ∆Δθ14α-15α = -4.8 º, а ∆Δ3J14α-15α = -2.09 Гц. Причинаполученных различий для первой и второй пар протонов понятна и вполне ожидаема. Но этосравнение показывает, что даже при использовании данных,полученных в областяхизменения торсионных углов, где карплусовская зависимость имеет минимумы илимаксимумы, можно получать вполне корректное описание происходящих конформационныхизменений, если используется сравнение не абсолютных, а относительных величинторсионных углов или вицинальных констант.Для 13α-аналогов стероидных эстрогенов (17) наличие протона в положении 17β дает посравнениюсостероидом(16)дополнительныевозможностидлядоказательствапространственного строения 5-членного кольца D.
Прежде всего, это связано с анализомкосвенных взаимодействий протона 17β (~5.2 м.д.) с соседними протонами при атоме С16.Даже при достаточно большом расхождении абсолютных значений экспериментальных ирасчетных констант 3J17β-16α и3J17β-16β их качественное сопоставление (3J17β-16α < 3J17β-16β)184позволяет легко сделать выбор между сигналами протонов 16α и 16β, находящимися вперекрывающейся области спектра ЯМР 1Н.Но безусловным преимуществом в отношении доказательства пространственногостроения стероидов (17) обладают прямые диполь-дипольные взаимодействия (ЯЭО) протона17β. На рисунке 3-24 в качестве примерапоказаны фрагмент спектра NOESY (а)стероида (17б), содержащий кросс-пикиэтого протона, и его F1-разрез (б) при5.18 м.д., которые свидетельствуют, покрайней мере, о семи пространственныхвзаимодействияхближайшимипротонасоседними17βсатомами,которые на фрагменте этой молекулы(в)показаныстрелками.информативнымиизнихНаиболееявляютсяинтенсивные взаимодействия с двумяРис.
3-24. а) – фрагмент спектра NOESY (τm =0.6 с) стероида (17а) и б) – F1-разрез этогоспектра при δ17β = 5.18 м.д. в) – фрагмент этоймолекулы, на котором стрелками показаныпространственные взаимодействия протона 17β.аксиальными протонами 8β (r17β-8β =2.43 Å) и 11β (r17β-11β = 2.27 Å), а также с более удаленным экваториальным протоном 12β (r17β12β= 2.82 Å) и вицинальными протонами при атоме С16 (r17β-16β = 2.27 Å, r17β-16α = 2.97 Å).Кроме того, протон 17β имеет слабые пространственные взаимодействия (ЯЭО) с протонамиметильных групп, находящихся при атоме С13 и в фрагменте17α-ОАс.Необходимо отметить, что изучение пространственного строения стероида (17в),имеющего метильную группу в положении 4, не дает каких-либо особых преимуществ посравнению со стероидами (17а) и (17б). Единственным исключением в этом отношенииявляется практическое отсутствие эффектов сильносвязанности между протонами этановогофрагмента С6Н2-С7Н2, поскольку разница химических сдвигов между сигналами протонов 6α и6β в данном случае составляет 0.2 м.д.
Это дает возможность для определения скалярныхконстант в этом фрагменте непосредственно из спектра ЯМР1Н без привлечениядополнительных симуляционных процедур. Полученные величины вицинальных константмежду протонами фрагмента С6Н2-С7Н2 в пределах погрешностей их измерения (~±0.2 Гц)совпадают с результатами, приведенными в табл. 3-4 для стероида (16), что доказывает слабоевлияниеструктурныхразличийэтихстероидовнаконформациюкольцаВ.Этоподтверждается также данными расчетных методов ММ+ и РМ3, которые свидетельствуют185лишь о незначительных (~1‒2°) различиях торсионных углов θН-Н в этом фрагменте длястероидов (16) и (17в).При описании процедуры идентификации сигналов в спектре ЯМР 1Н D-гомо-13αаналога (18) и конформационного анализа этой молекулы основное внимание уделяетсядоказательству пространственного строения 6-членного кольца D (Рис.
3-25). Это объясняетсятем, что результаты анализа спектра протонов, принадлежащих спиновым системам колец В иС, и решаемые при этом проблемы аналогичны тем, которые были описаны выше приобсуждении 13α-аналога (16). Следует указать лишь на небольшое дополнительноеосложнение анализа подспектра протонов фрагмента Н2С6-С7Н2-С8Н, возникающего из-заналожения сигналов скалярносвязанных протонов 7α и 8β в области 1.2 – 1.4 м.д. В то жевремявспиновойсистемефрагментаНС9-С11Н2-С12Н2стероида(18)степеньсильносвязанности протонов 9α (2.30 м.д.) и 11α (2.23 м.д.) оказывается значительно меньше изначение скалярной константы между ними (3J9α-11α = 3.1 Гц) было получено непосредственноиз анализа в спектре DQF-COSY мультиплетной структуры кросс-пика 11α/9α (Рис.
3-25д). Еевеличина практически совпадает со значением для стероида (16), которое более сложнымобразом было получено ранее (см. табл. 3-4). Сигналы протонов кольца D стероидарасполагаются достаточно равномерно в интервале 1.6 – 2.7 м.д. и не перекрываются междусобой, за исключением небольшого наложения сигналов протонов 16α и 16β в области 1.7 –1.9 м.д., приводящее к небольшим эффектам сильносвязанности на сигнале протона 17α (Хчасть спиновой системы АВХ).Эти эффекты выражаются главным образом в небольшом завышении наблюдаемогозначения (7.8 Гц) константы 3J17α-16α по сравнению с действительной ее величиной (5.8 Гц),которая была определена с помощью симуляции подспектра 7-ми протонов кольца D (Н2С17С16Н2-С15Н2-С14Н).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
