Диссертация (1145465), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Его сравнение с экспериментальным спектром свидетельствует также отом, что сигналы всех остальных протонов (т.е. кроме 17α) оказываются практически нечувствительными к перекрыванию сигналов протонов 16α и 16β. Это дало основаниепроводить анализ их мультиплетных структур без учета эффектов сильносвязанности иопределять значения скалярных констант между ними либо непосредственно из спектра ЯМР1Н или с использованием соответствующих кросс-пиков в спектре COSY-DQF (Рис. 3-25а).Обнаруженные с его помощью скалярные взаимодействия между протонами кольца Dпоказаны на фрагменте пространственной структуры молекулы (18) на рисунке 3-25в, а ихвеличины (2-4Jij, Гц) приведены на схеме связывания (Рис. 3-25г) с помощью тонких двойныхстрелок (↔).186Рис.
3-25. Фрагменты спектров COSY-DQF (а, д, е) и б) – NOESY (τm = 0.5 с) стероида (18).в) – пространственная структура этой молекулы, на которой жирными двойными стрелкамипоказаны обнаруженные в спектре NOESY прямые межпротонные взаимодействия, а тонкими– скалярные взаимодействия в спектре COSY-DQF между протонами кольца D. г) – схемаскалярного связывания протонов кольца D, на которой указаны значения констант в Гц.Даже на качественном уровне наборы вицинальных констант {3Jij}i для каждого изпротонов “i” свидетельствуют об их пространственной (аксиальной или экваториальной)ориентации в кольце D: протоны 14α, 15β, 16α и 17β являются экваториальными, а протоны15α, 16β и 17α занимают аксиальное положение. Не менее информативными в данном187отношении являются также дальние скалярные взаимодействия между экваториальнымипротонами 14α, 16α (4J14α-16α = 1.4 Гц) и 15β, 17β (4J15β-17β = 1.6 Гц), характеризующие ихвзаимную пространственную ориентацию “W”-типа.
Обнаружение этих относительно слабыхскалярных взаимодействий было проведено с помощью наблюдения соответствующих слабыхпо интенсивности кросс-пиков 14α/16α и 15β/17β в спектре COSY-DQF (по этой причине нарис. 3-25а они не указаны), а оценка их величин проводилась с учетом результатов анализамультиплетной структуры неперекрывающихся сигналов протонов 14α (1.68 м.д.) и 15β (1.98м.д.) в спектре ЯМР 1Н. В качестве примера, на рисунке 3-25е показано использование дляэтой же цели кросс-пиков 14α/15α и14α/15β, для которых константа 4J14α-16α являетсяпассивной и ее оценка в данном случае была сделана на основе измерения расстояния междусинфазными компонентами кросс-пика 14α/15β.В таблице 3-5 приведены экспериментальные значения 10-ти вицинальных констант 3Jij исоответствующих им торсионных углов θij между протонами “i” и “j” кольца D стероида (18) ианалогичные данные двух расчетных методов – ММ+ и РМ3.
Их сопоставление между собой(а - ММ+ ↔ РМ3, б - ММ+ ↔ ЯМР, в - РМ3 ↔ ЯМР) представлено на рисунке 3-26 в виде трехпар корреляционных графиков для 3J и θ:а) - ММ+ ↔ РМ3,б) - ММ+ ↔ ЯМРив) - РМ3 ↔ ЯМР.Таблица 3-5.Расчетные (ММ+, РМ3) и экспериментальные (ЯМР) торсионные углы (θ, °) и вицинальныеконстанты (3J, Гц) между протонами кольца D в D-гомо-13α-аналоге (18)РМ3ММ+ЯМР∆J a)∆θ a)№ Hi-Hj3 расч.3 эксп.(θэксп. - θрасч.) (3Jэксп. - 3Jрасч.)θрасч.Jθрасч.θрасч.Jθэксп.1 14α-15α 56.43.5255.63.664.153.2-3.20.582 14α-15β 302.13.3298.7 2.742.7298.4-3.7-0.6b)3 15α-16α 304.93.77295.5 2.173.5303.5-1.4-0.27b)d)4 15α-16β 188.412.96178.6 13.23 13.4~180-8.40.445 15β-16α 57.73.4553.74.23.2 b)59.11.4-0.256 15β-16β 301.23.36296.8 2.64.0 b)304.73.50.647 16α-17α 48.65.2556.93.625.8 c)46.0-2.60.558 16α-17β 291.51.61300.4 2.982.0 b)294.32.80.399 16β-17α 164.812.53174.0 13.23 12.9 b) 168.73.90.37b)10 16β-17β 47.85.3257.43.455.347.90.1-0.02a)– По отношению к расчетным данным метода ММ+;– получено с учетом анализа разрезов соответствующих кросс-пиков в спектре DQF-COSY;c)– получено на основе симуляции спектра 7-ми спиновой системы протонов кольца D;d)– приведено приблизительное значение торсионного угла, поскольку значение;экспериментальной константы 13.4 Гц выходит за пределы карплусовской зависимости.b)Хорошо видно, что наилучшее совпадение экспериментальных данных наблюдается срезультатами расчетов методом ММ+ (для 3J: А = 0.03 Гц, В = 1.03, r = 0.995, sd = 0.4 Гц; для188θ: А = -1.5°, В = 1.00, r = 0.999, sd = 4.4°).
В то время как аналогичные параметры,характеризующие степень соответствия данных ЯМР и метода РМ3 (Рис. 3-26б), оказываютсязначительно хуже (см. значения параметров А, В, r и sd на рисунке 3-26).Рис. 3-26.Корреляционные зависимости между расчетными (РМ3, ММ+) иэкспериментальны-ми торсионными углами θН-Н и константами 3JН-Н для пар протонов кольцаD стероида (18) между данными: а) – РМ3 и ММ+, б) – ЯМР и ММ+, в) – ЯМР и РМ3.Например, среднеквадратичное отклонение (sd) для констант3Jij в этом случаеувеличивается почти в 3 раза и достигает 1.1 Гц, а при сравнении торсионных углов θij этотпараметр оказывается равным 6.5° (т.е.
увеличение в 1.5 раза). При этом наибольшеенесоответствиенаблюдаетсямеждуданнымирасчетныхметодов(Рис.3-26а),и,следовательно, экспериментальные результаты измерения вицинальных констант и оценкиторсионных углов в кольце D стероида (18) оказываются в пределах точности их определенияс помощью методов ММ+ и РМ3.Для доказательства пространственного строения колец С и D в D-гомо-13α-аналогеэстрогенов (18) наиболее значимыми несомненно являются прямые диполь-дипольныевзаимодействия (ЯЭО, показаны на рисунке 3-25в с помощью толстых двойных стрелок (↔))между протонами 16β, 8β (r16β-8β(MM+) = 2.27 Å) и 8β, 11β (r8β-11β(MM+) = 2.41 Å) в β-области этоймолекулы, а в ее α-области – между парами протонов 15α, 17α (r15α-17α(MM+) = 2.74 Å), 14α, 12α(r14α-12α(MM+) = 2.68 Å) и 14α, 9α (r14α-9α(MM+) = 2.45 Å), а также между протонами 9α и 12α (r9α12α(MM+)= 2.53 Å), которые обнаруживаются в виде соответствующих кросс-пиков в спектреNOESY (Рис.
3-25б). Для этого стероида не менее характерно отсутствие (положение показанокружком) кросс-пика 8β/15β (r8β-15β(MM+) = 3.25 Å), который хорошо виден, например, на189рисунке 3-14б в спектре NOESY стероида (16), имеющего 5-членное кольцо D и для которогоэто межпротонное расстояние оказывается значительно меньше: r8β-15β(16,MM+)= 2.66 Å.Следует также отметить, что для доказательства цис-сочленения колец С и D, а такжеэкваториальной ориентации метильной группы при атоме С13 в кольце С, большое значениеимеет наблюдение в спектре NOESY пространственных взаимодействий протонов этойметильной группы с протонами 12α, 12β, 14α, 15α и 17α (Рис.
3-25б).Таким образом, представленные данные по измерению косвенных и прямых дипольдипольныхвзаимодействийпротоноввD-гомо-13α-аналогеэстрогенов(18)иихинтерпретация в терминах торсионных углов и межпротонных расстояний однозначносвидетельствуют о том, что кольцо D (также как и кольцо С) в этом стероиде находится врастворе в конформации “псевдокресло”.3.3.D-Гомоаналоги эстрогенов природного ряда В настоящей работе пространственное строение стероидных эстрогеновприродного ряда было исследовано методами спектроскопии ЯМР на примереизучения двух D-гомоаналогов (19) и (20) и 6-окса-D-гомоаналога (21) [352, 353]:Влияние структурных и конформационных особенностей каждой из этих стероидныхмолекул на положение сигналов алифатических протонов, находящихся в области 1.0 – 2.9м.д.
спектра ЯМР 1Н, представлено на рисунке 3-27, а значения химических сдвигов ядер 1Н и13С, полученные на основании анализа корреляционных спектров DQF-COSY, NOESY иHSQCnd стероидов (19) – (21), приведены в Приложении П3, соответственно, в таблицах П3-6и П3-7.Поскольку пространственное строение колец В и С стероидов природного ряда (19) и(20)ирассмотренныхвыше13α-аналоговнеудивительно, что спектры ЯМР1эстрогеновпрактическисовпадает,тоН протонов, находящихся в кольцах В и С, этихизоаналогов имеют много общего.
В частности, на рисунке 3-27 хорошо видно характерноеналожение сигналов протонов при атоме С6, которое, также как и в спектрах 13α-аналогов,190приводит к значительным эффектам сильносвязанности на сигналах соседних вицинальныхпротонов 7α (~1.25 м.д.) и 7β (~2.07 м.д.), имеющих близкие химические сдвиги к тем,которые наблюдались для этих же протонов в спектрах ЯМР 1Н 13α-аналогов эстрогенов.Рис.
3-27. Фрагменты алифатической области спектров ЯМР 1Н D-гомоаналогов эстрогеновприродного ряда (19) – (21).Поэтому, так же как для 13α-аналогов, анализ мультиплетной структуры сигналовпротонов кольца В в спектрах ЯМР 1Н стероидов (19) и (20) проводился с помощьюкомбинированного использования данных корреляционных спектров (COSY-DQF, NOESY,HSQCnd, J-COSY) и симуляции подспектра этих протонов с учетом всех (включая дальние)скалярных взаимодействий в 9-ти спиновой системе, включающей фрагмент С6Н2-C7H2-C8HC9H и ароматические протоны 1, 2 и 4.
Результаты этого анализа дают полный наборскалярных констант между протонами колец А и В, который полностью совпадает саналогичными данными, которые были получены для 13α-аналогов (см. схему связывания нарис. 3-18 и таблицу 3-4).В этой связи следует отметить крайне небольшое спектральное различие междустероидами (19) и (20) в отношении сильносвязанности протонов 6α и 6β. Это выражается вхарактере мультиплетной структуры суммарного сигнала этих протонов, находящихся вспектрах ЯМР 1Н этих стероидов, соответственно, при 2.83 и 2.86 м.д (Рис.
3-28).191Рис. 3-28. Экспериментальные (слева) и расчетные (справа) спектры ЯМР протонов 6α и 6βстероидов (19) и (20). Звездочками (*) указаны положения комбинационных линий, астрелками – асимметрия сигналов.Если для стероида (19) наблюдается небольшая асимметрия данного сигнала,характерная для химической неэквивалентности геминальных протонов при атоме С6 (∆δ6α, 6β= 0.1 м.д.), то для стероида (20) она практически отсутствует и этот сигнал в первомприближении выглядит как дублет дублетов. Это свидетельствует о практически абсолютнойхимической эквивалентности протонов 6α и 6β в спектре этого стероида, которая, в своюочередь, должна приводить к усилению эффектов сильносвязанности в этановом фрагментеН2С6-С7Н2.Поскольку эффекты сильносвязанности наиболее сильно отражаются на мультиплетнойструктуре сигналов протонов 7α и 7β, являющихся в случае стероида (20) Х-частями спиновойсистемы типа АА`X, а не системы типа АВХ, которая была рассмотрена выше при изучениипротонных спектров 13α-аналогов эстрогенов (16) – (18), то усиление этих эффектов былоподтверждено результатами сопоставления расчетного и экспериментального спектров какпротонов С6Н2 (Рис.
3-28,2), так и протонов С7Н2 при симуляции всей 9-ти спиновой системыпротонов кольца В с таким же набором скалярных констант {2-6JH-H} как и для 13α-аналоговэстрогенов.Такимобразом,полученныерезультатыявляютсяэкспериментальнымподтверждением практически полного совпадения пространственного строения стероидныхмолекул природного ряда и 13α-аналогов эстрогенов в области кольца В.Аналогичный вывод на основании совпадения набора вицинальных констант длясравниваемых стероидов был сделан и в отношении кольца С. Однако, в этом случае длястероидов природного ряда наблюдается более существенное, чем для кольца Вперераспределение положений сигналов протонов кольца С по сравнению с их химическимисдвигами в спектрах ЯМР 1Н 13α-аналогов эстрогенов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
