Диссертация (1145465), страница 42
Текст из файла (страница 42)
3-32. а) – Алифатическая область спектра ЯМР 1Н стероида (22). б) – Мультиплетнаяструктура сигнала протона 12β: 1) – без развязки и 2) – с развязкой от протона 9β. в) –Фрагмент спектра COSY-DQF этого стероида, содержащий кросс-пики протона 12β (показаныих F1-разрезы и анализ противофазной мультиплетной структуры). г) – Пространственнаяструктура стероида (22), на которой двойными стрелками показаны дальние скалярныевзаимодействия между протонами 9β, 12β и 14β.Наличие таких взаимодействий лучше всего видно на сигнале протона 12β, линиимультиплетной структуры которого, образовавшейся в результате скалярных взаимодействийс геминальным (12α) и двумя вицинальными (11α, 11β) протонами, имеют дополнительноетриплетное расщепление (Рис.
3-32б,1) за счет дальних “W”-типа взаимодействий с протонами9β и 14β. Последнее утверждение было доказано с помощью использования методикидвойного резонанса. При селективном облучении сигнала протона 9β при 3.16 м.д.наблюдалось (см. рис. 3-32б,2) исчезновение одного из двух дублетных расщеплений,связанного с взаимодействием 9β/12β, и оставшееся расщепление с константой 4J14β-12β = 1.1Гц соответствует скалярному взаимодействию 14β/12β.
Это в свою очередь былоподтверждено вторым аналогичным экспериментом, при котором селективно облучаласьобласть перекрывающихся сигналов при 2.11 м.д., где, согласно данным других независимыхэкспериментов (COSY-DQF, HSQCnd), должен находиться сигнал протона 14β. Результатэтого селективного эксперимента наблюдался в виде частичного исчезновения одного издублетных расщеплений (1.1 Гц) в мультиплетной структуре сигнала протона 12β. Однако,198строго говоря, это не может служить однозначным доказательством наличия скалярноговзаимодействия 14β/12β, поскольку в этом эксперименте не может быть исключенавозможность частичного (т.
е. внерезонансного) подавления отдельных переходов протонов11α (2.26 м.д.) и 11β (1.92 м.д.), мультиплетные сигналы которых находятся вблизи от частотыселективного облучения. Аналогичным образом наблюдение в этом же селективномэксперименте заметного изменения формы сигнала протона 9β при 3.16 м.д. может бытьвызвано не только селективной развязкой от протона 14β, но также и дополнительнымиэффектами за счет частичного (т. е. внерезонансного) подавления скалярного взаимодействияс протоном 8β, сигнал которого находится рядом (при 2.05 м.д) с сигналом протона 14β.Следует добавить, что анализ мультиплетной структуры сигнала протона 9β непосредственнов спектре ЯМР1Н слишком сложен, поскольку этот протон имеет 6 скалярныхвзаимодействий, три из которых (с протонами 1, 12β и 14β) являются дальними и ихконстанты не превышают 1.4 Гц. Поэтому более строгим доказательством наличия скалярныхвзаимодействий 9β/14β и 14β/12β следует считать присутствие соответствующих кросс-пиковв спектре COSY-DQF (Рис.
3-33), положение которых показано овальным контуром. Рис. 3-33. Фрагмент алифатической области спектра COSY-DQF стероида (22). Овальнымирамками обозначены положения слабых кросс-пиков, соответствующих дальним скалярнымвзаимодействиям, а прямоугольной рамкой отмечен фрагмент, содержащий кросс-пикипротона 14β, который в усиленном виде показан на рисунке 3-32в. 199Однако из-за небольшой величины дальних констант интенсивность этих кросс-пиковмала и их наблюдение возможно только при значительном усилении этого двумерногоспектра.
В качестве примера на рисунке 3-32в показан усиленный фрагмент спектра COSYDQF, который содержит интенсивные кросс-пики 11β/12β, 11α/12β, соответствующиевицинальным (3JH-H) взаимодействиям протона 12β, и значительно более слабые кросс-пики14β/12β и 9β/12β, доказывающие наличие соответствующих дальних (4JH-H) скалярныхвзаимодействий. Кроме того, на этом же рисунке схематично показано распределениепротивофазных компонент в F1-разрезах кросс-пиков, которое свидетельствуют о близостизначений пар констант 3J12β-11β, 3J12β-11α и 4J12β-14β, 4J12β-9β.
Таким образом, наблюдаемоерасщепление противофазных компонент этих разрезов соответствует сумме указанныхконстант, которые формируют две триплетные структуры сигнала протона 12β в спектре ЯМР1Н (Рис. 3-32б,1). Этот сигнал в целом может быть охарактеризован как дублет триплетатриплетов.
Следовательно, величина константы 4J12β-9β составляет 1.1 Гц. Аналогичнымобразом на основании сравнительного анализа мультиплетных структур кросс-пиков 12β/14βи 9β/14β было также получено значение константы 4J9β-14β ≈ 1.2 Гц.В связи с рассмотрением дальних констант 4JН-Н следует дополнительно указать наналичие характерных взаимодействий между протонами 9β и 1 (4J1-9β = 1.36 Гц) и междупротонами метильной группы при атоме С13 с протоном 12α (4J18-12α = 0.7 Гц). Достаточнобольшая величина первого из них свидетельствует об ортогональном положении связи С9-Н9βотносительно плоскости ароматического кольца А стероида (22): расчетное (ММ+) значениеторсионного угла Н9β-С9-С10-С1, полученное для представленной на рис.
3-32г наиболеепредпочтительной конформации этой молекулы, составляет 88°, а величина второгосоответствует аксиальному положению протона 12α.Среди вицинальных констант 3JН-Н, полученных из анализа мультиплетных структурсигналов алифатических протонов (см. схему связывания на рисунке 3-34а), наиболеесущественными, несомненно, являются величины скалярных взаимодействий с участиеммостиковых протонов 8β, 9β и 14β. Например, небольшие значения констант 3J9β-11α (2.7 Гц) и3J9β-11β (5.3 Гц) свидетельствуют об экваториальной ориентации в кольце С протонов 11α и 9β,а протон = 11β при этом является аксиальным.
Величины констант 3J9β-8β = 5.4 Гц и 3J8β-14β =4.6 Гц вполне соответствуют одинаковой (β-пространственной) ориентации мостиковыхпротонов, при которой в кольце С протон 8β является аксиальным, а протоны 9β и 14β,соответственно экваториальными. Среди вицинальных констант между протонами кольца Dследует отметить низкое значение величины 3J15β-16α = 1.5 Гц, характерное для торсионных200углов ~90°. Это хорошо соответствует расчетному (ММ+) значению торсионного угла Н15βС15-С16-Н16α, который в преимущественной конформации стероида (22), составляет 84.0°.Расчетное значение константы3J15β-16α, полученное на основании карплусовскойзависимости /2/ [91, β-эффект], оказывается равным 0.32 Гц, что, учитывая известную низкуюточностьопределенияторсионныхугловвблизи90°,вполнесопоставимосееэкспериментальным значением.
Следует также отметить возможную в данном случаеэкспериментальную погрешность, поскольку практически все константы между протонамифрагмента С14Н-С15Н2-С16Н2 из-за перекрывания их сигналов в области 1.8 - 2.2 м.д.определялись с помощью разрезов и/или проекций одного или нескольких двумерныхспектров, которые имеют сравнительно невысокое цифровое разрешение. В качестве примерана рисунке 3-34б показаны F2-разрезы спектра J-COSY при 2.18 и 1.98 м.д., матрица которогобыла предварительно повернута на 45°.
Это позволило получить достаточно качественнуюмультиплетную структуру сигналов протонов 16α и 16β и определить для них 4 вицинальныеконстанты с точностью не хуже ±0.3 Гц.Рис. 3-34.а) – Схема скалярного связывания в стероиде (22) и б) – мультиплетныеструктуры сигналов протонов 16α и 16β, полученные из F2-разрезов спектра J-COSY. Насхеме цифрами указаны значения скалярных констант в Гц.Вицинальные константы между другими протонами были установлены с помощьюкомбинированного использования проекций и/или разрезов спектров HSQCnd, J-COSY иDQF-COSY, фрагменты которых представлены на рисунке 3-35а,б,в, соответственно. Первый201из этих спектров, хотя и не обладает высокой разрешающей способностью, позволяетполучитьобщийвидмультиплетностирассматриваемогосигналабезискажений,обусловленных эффектами сильносвязанности.
Например, хорошо видно (см. F1-разрез при41.86 м.д. на рис. 3-35а), что мультиплетная структура сигнала протона 14β (2.11 м.д.),который перекрывается с сигналом протона 15β (2.10 м.д.), представляет собой дублеттриплетов и, следовательно, протон 14β имеет два скалярных взаимодействия (14β/15β и14β/8β) с близкими константами (~5 Гц).Рис. 3-35. Кросс-пики в спектрах а) – HSQCnd, б) – J-COSY и в) –COSY-DQF стероида (22) иих разрезы (сверху), которые использовались для анализа мультиплетной структуры сигналовалифатических протонов и определения констант скалярного взаимодействия между ними.Однако, более точное значение константы 3J14β-8β (4.6 Гц) может быть установлено из F2разреза спектра J-COSY при 2.05 м.д.
для сигнала протона 8β (Рис. 3-35б), поскольку этотспектр обладает более высоким цифровым разрешением по оси F1, чем спектр HSQCnd по оси202F2. Поэтому в мультиплетной структуре этого F2-разреза хорошо видны все три дуплетныхрасщепления, связанных с взаимодействиями протона 8β с тремя вицинальными протонами 7β(2.4 Гц), 14β (4.6 Гц) и 9β (5.4 Гц).
Поскольку из триплетной структуры сигнала протона 14βследует, что сумма констант 3J14β-8β + 3J14β-15β = 9.8 Гц, то значение второй из них составляет5.2 Гц. Это значение вполне соответствует результатам анализа мультиплетной структурысигнала протона 15β, которая наиболее хорошо видна в F1-разрезе спектра HSQCnd при 22.37м.д. (см. верхний фрагмент на рис. 3-35а): сигнал протона 15β, в котором отсутствуютэффекты сильносвязанности с протоном 14β, представляет собой дублет дублета дублетов стремя разными константами 13.0 (2J15β-15α), 8.3 (3J15β-16β) и 5.2 Гц (3J15β-14β).Следует отметить, что из-за малой разницы химических сдвигов ядер13С атомов С15(22.37 м.д.) и С11 (22.45 м.д.) и частичного перекрывания сигналов протонов 16α (1.98 м.д.) и11β (1.92 м.д.) из спектра HSQCnd невозможно получить в явном виде мультиплетнуюструктуру сигналов этих протонов.
Поэтому анализ скалярных взаимодействий протонов 16αи 11β был проведен на основе спектров J-COSY (Рис. 3-34 и 3-35, соответственно) и DQFCOSY (Рис. 3-35в). Например, анализ противофазных компонент кросс-пика 9β/11β в спектреDQF-COSY позволил определить точное значение константы 3J9β-11β (5.3 Гц), а из F2-разрезаспектра J-COSY при 1.92 м.д. (δ11β) были установлены значения всех других скалярныхконстант протона 11β: 3J11β-12β = 3.6 Гц, 3J11β-12α = 13.5 Гц и 2J11β-11α = 14.3 Гц.Для определения уровня соответствия экспериментального и расчетного способовустановления пространственного строения преимущественной конформации 9β,14β-аналогастероидных эстрогенов (22) полученные значения вицинальных констант3Jij былииспользованы для оценки соответствующих экспериментальных торсионных углов θij,которые сравнивались с их расчетными значениями, установленными в результатеоптимизации геометрии этой молекулы методами ММ+, РМ3 и ab initio.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
