Диссертация (1145465), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Это является очевидным следствиемкак изменения с “α” на “β” пространственной ориентации метильной группы в положении 13 в192стероидах природного ряда (19) и (21), так и различного экранирующего влияния нахимические сдвиги протонов колец В и С изменений пространственного расположения кольцаD в сравниваемых стероидах. В случае же стероида (20) химические сдвиги протонов кольцаС определяются также экранирующим влиянием этильной группы в положении 13β.Но наиболее надежным доказательством принадлежности стероидов (19) – (21) кприродному ряду является набор прямых пространственных взаимодействий междупротонами, который был получен в результате анализа их спектров NOESY.
На рисунке 3-29ав качестве примера использования данных этого спектра для конформационного анализастероидов природного ряда приведены его фрагменты для 6-окса-D-гомо аналога (21) иуказаны кросс-пики, наиболее важные для доказательства пространственного строения этоймолекулы.Рис. 3-29. a) - Фрагменты спектра NOESY ( τm = 0.5 c) и б) - пространственная структурастероида (21), на которой стрелками показаны прямые межпротонные взаимодействия (ЯЭО).Соответствующиеобнаруженнымкросс-пикампрямыепротон-протонныевзаимодействия (ЯЭО) показаны с помощью двойных стрелок на приведенной (Рис.
3-29б)193пространственной структуре стероида (21). В рассматриваемом спектре NOESY хорошовидны пространственные взаимодействия в β-области этой молекулы между протонамиметильной группы при атоме С13 с ближайшими к ней аксиальными протонами 11β, 8β, 15β и17β, а также с экваториальным протоном 12β. Кроме того, между этими β-протонами такженаблюдаются следующие пространственные взаимодействия 12β/11β, 11β/8β, 8β/15β и15β/17β, которые характерны для приведенной на рисунке 3-29б пространственной структурыстероида (21).Не менее существенным подтверждением строения этой молекулы служат следующиепространственные взаимодействия между находящимися в ее α-области аксиальнымипротонами: 9α/12α, 9α/14α, 9α/7α, 12α/14α, 7α/14α, 14α/16α, 14α/17aα, 16α/17aα и 17аα/12α.Совокупностьвсехуказанныхпространственныхвзаимодействийоднозначносвидетельствует о том, что кольца В, С и D находятся в конформации “кресло”, а сам стероид(21) имеет “транс-транс” сочленение колец В/C и C/D и, следовательно, принадлежитприродному ряду.Из перечисленных пространственных взаимодействий были выбраны только 10 парпротонов, для которых были измерены скорости кросс-релаксации σij и с помощьюкалибровочного метода сделаны оценки межпротонных расстояний.
В качестве эталонногорасстояния было выбрано значение 2.45 Å между вицинальными протонами 1 и 2 в кольце А.В процедуру обработки данных входил учет анизотропии вращательной диффузии14.Полученные результаты измерения межпротонных расстояний приведены в таблице П3-8 (см.приложение П3), а на рисунке 3-30 они сравниваются с данными РСА (Рис. 3-30б) и срезультатами расчетного метода ММ+ (Рис. 3-30в) по оптимизации конформации стероида(21).Рис. 3-30. Корреляционные зависимости межпротонных расстояний для стероида (21): а) –между данными методов MM+ и РСА; б) – между данными ЯМР и данными РСА; в) – междуданными ЯМР и результатами расчетов методом MM+. 14Параметр анизотропии диффузии A в формуле /15/ равен 10.194Кроме того, на рисунке 3-30а показано сопоставление между собой данных РСА и ММ+,корреляция между которыми оказывается несколько хуже (r = 0.973, sd = 0.1 Å), чем междуЯМР и РСА (r = 0.979, sd = 0.062 Å) или ЯМР и ММ+ (r = 0.984, sd = 0.055 Å).Из трех рассматриваемых стероидов природного ряда наиболее сложным объектом длядоказательства пространственного строения является стероид (20) поскольку присутствие вего алифатической области спектра ЯМР 1Н сигналов этильного заместителя в положении 13существенно усложняет задачу по корректной идентификации всех сигналов и интерпретациипространственных и скалярных взаимодействий.
Следует также отметить отсутствие в этомстероиде протона при атоме С17а, сигнал которого при 4.57 м.д. в случае стероидов (19) и (21)существенно упрощают решение этих задач. Тем не менее, использование корреляционныхметодов позволяет сделать однозначный вывод о принадлежности стероида (20) природномуряду и заключение о пространственной ориентации этильной группы относительно колец С иD. На рисунке 3-31 представлены основные доказательства пространственного строения этогостероида в виде фрагментов его спектров NOESY и J-COSY.Рис. 3-31.
Фрагменты спектров a) – NOESY (τm = 0.5 c) и в, г) – J-COSY стероида (20). б) –Пространственная структура этого стероида, на которой стрелками показаны прямыемежпротонные взаимодействия (ЯЭО) и дальнее скалярное взаимодействие ‒ 4J18`-12α.195Среди кросс-пиков первого из этих спектров, наряду с характерными для стероидовприродного ряда пространственными взаимодействиями 6β/8β, 9α/12α, 12β/11α, 14α/16α,15β/17β и другими (Рис. 3-31а), следует особо отметить те из них, которые однозначноуказывают на предпочтительную пространственную ориентацию этильного фрагментаотносительно колец С и D, которая представлена на рис. 3-31б.
Это прежде всего прямыевзаимодействия метильных протонов (18а, 0.69 м.д) этильного заместителя (при данной егопространственной ориентации) с ближайшими к ним β-протонами колец В и D: 11β, 12β и 17β,соответственно, а также отсутствие взаимодействий с протонами 8β и 15β, сигналы которыхнаходятся соответственно при 1.59 и 1.58 м.д. и практически полностью перекрываютсямежду собой. При этом, метиленовые протоны 18` (1.84 м.д.) и 18`` (1.77 м.д.) имеютпространственные взаимодействия, соответственно, с протонами 17β, 15β и 8β, 11β, 12β (см.соответствующиекросс-пикинарисунке3-31а)и,следовательно,располагаются,соответственно, над кольцами D и С. Все перечисленные взаимодействия представлены нарис.
3-31б с помощью двойных стрелок и свидетельствуют о транс-ориентации атомов С14 иС18а относительно связи С13-С18 в преимущественной конформации стероида (20). Этот выводполностью подтверждается наличием дальнего (W-типа) скалярного взаимодействиямежду протонами 18` и 12α. В результате этого константа 4J12α-18` оказывается достаточнобольшой (более 1.0 Гц), чтобы быть обнаруженной и измеренной на каждом извзаимодействующих протонов.
В данном случае из-за сравнительно небольшой разницыхимических сдвигов протонов при атоме С18 (∆δ18`-18`` = 0.07 м.д.) и значительногоперекрывания сигнала протона 12α в области 1.45 – 1.60 м.д. для обнаружения константы 4J12α18`и определения ее величины были использованы преимущества спектра J-COSY, фрагментыкоторого для протонов С18Н2 и 12α представлены, соответственно, на рис. 3-31в и 3-31г. Впервом из них хорошо видно существенное различие между мультиплетными структурамисигналов протонов 18` и 18`` в виде дополнительного расщепления первого из них навеличину 1.4 Гц. Точно такая же величина расщепления наблюдается и на сигнале протона12α при 1.54 м.д., который за счет только геминального (2J12α-12β) и двух вицинальных (3J12α-11β,3J12α-11α) скалярных взаимодействий имеет структуру триплета дублетов.Таким образом, с учетомналичия слабого по интенсивности кросс-пика 12α/18` вспектре COSY стероида (20) представленные на рисунках 3-31в и 3-31г расщепления сигналовпротонов 12α и 18`, несомненно, соответствуют скалярному взаимодействию между ними (нарисунке 3-31б оно показано двойной стрелкой и обозначено как “4J”), а достаточно большаявеличина (1.4 Гц) этого взаимодействия, наряду с данными спектра NOESY, является196независимым дополнительным свидетельством того, что ориентация этильной группы вдоминирующей конформации стероида (20) в растворе соответствует показанной на рисунке3-31б.3.4.9β,14β-аналоги эстрогеновВ данном разделе доказывается принадлежность стероидов (22) и (23) к 9β,14β-аналогамэстрогенов[354]иособенностиихпространственного строения в растворе.Стероиды этого изоряда имеют цис-циссочленениеколецВ/СиС/Dи,следовательно, могут существовать ввиде близких по энергии конформеров.Например, они могут отличаться междусобой пространственной ориентацией метильной группы в положении 7α и/или строениемкольца С, которое может иметь кресловидную конформацию с псевдоаксиальным положениемпротонов 11β и 12α или существовать в конформации, в которой псевдоаксиальнымиоказываются протоны 11α и 12β.
Поэтому основной задачей является экспериментальноеопределение наиболее предпочтительной конформации стероидов (22) и (23) в растворе, атакже изучение возможности конформационных превращений. Для решения этих задач вспектрах ЯМР 1Н и 13С этих стероидов с помощью корреляционных методов была проведенаполная идентификация сигналов, которой приведена, соответственно, в таблицах П3-9 и П3-10(см. Приложение П3). На рисунке 3-32 представлена алифатическая область протонногоспектра стероида (22), на которой указаны положения сигналов. Для спектра ЯМР 1Нстероида (22) характерно перекрывание в области 1.8 – 2.3 м.д. сигналов семи алифатическихпротонов. При этом в наиболее сложном для идентификации и анализа положенииоказываются сигналы скалярно взаимодействующих протонов кольца D: 14β, 15β, 16α и 16β.Поэтому основная часть доказательств пространственного строения стероида (22) былаполучена на основании скалярных и пространственных взаимодействий с участием протоновкольца С: 9β (3.16 м.д.), 11α (2.26 м.д.), 11β (1.92 м.д.), 12α (1.29 м.д.) и 12β (0.99 м.д.),сигналы которых не перекрываются между собой и дают возможность для их корректногоанализа.Например, одним из наиболее важных аргументов для определения принадлежностиизучаемого стероида к 9β,14β-аналогам стероидных эстрогенов и для доказательства егопространственногостроенияявляетсяобнаружениедальних“W”-типаскалярных197взаимодействий между тремя протонами 9β, 12β и 14β (показаны двойными стрелками на рис.3-32г), поскольку они могут реализоваться только при одинаковой β-ориентации этихпротонов и их экваториальном положении в кольце С, которое в этом случае должнонаходиться в конформации “кресло”.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
