Диссертация (1145465), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Аналогичноесопоставление было проведено также для расчетных и экспериментальных констант.Результаты этих сопоставлений приведены в приложении П3 (таблица П3-11) и показаны ввиде соответствующих корреляционных зависимостей на рисунке 3-36A.Кроме того, на рисунке 3-36Б представлено сравнение расчетных методов междусобой. Это позволяет сделать заключение об их относительной точности: результаты расчетовметодами ММ+ и ab initio в отношении, как торсионных углов, так и вицинальных константзначительно лучше коррелируют между собой, чем каждый из них с полуэмпирическимметодом РМ3. Особенно сильное различие наблюдается между данными методов ММ+ и РМ3,которое выражается в максимальных значениях среднеквадратичных отклонений (sd) дляпараметров θН-Н и 3JН-Н, составляющих в этом случае, соответственно, 8.1° и 1.46 Гц.
В то же203время при аналогичном сопоставлении данных ММ+ и ab initio эти параметры оказываютсяравными 3.9° и 0.69 Гц, соответственно. Эти результаты необходимо учитывать присравнительном анализе экспериментальных и расчетных данных.Рис. 3-36. А) – Корреляционные зависимости между экспериментальными и расчетными 1) –вицинальными константами 3JH-H и 2) – торсионными углами θН-Н в стероиде (22) и Б) – междуаналогичными данными расчетных методов.Параметрыпредставленныхнарисунке3-36Акорреляционныхзависимостейоднозначно свидетельствуют о лучшем соответствии экспериментальных данных по оценкеторсионных углов и вицинальных констант результатам их расчета на основе методов ММ+ иab initio по сравнению с аналогичным их сопоставлением с расчетными данными,полученными с помощью полуэмпирического метода РМ3. Следует также отметить, что204среднеквадратичные отклонения sd(θ) и sd(3J) для корреляций ЯМР↔ММ+ (5.0°, 0.65 Гц) иЯМР↔ab initio (5.2°, 0.4 Гц) сопоставимы по величине с полученными их значениями длякорреляции ММ+↔ab initio.
В то же время при сопоставлении данных ЯМР и РМ3 этикорреляционные параметры оказываются существенно хуже и составляют sd(θ) = 8.9°, sd(3J) =1.04 Гц. Следовательно, сравнительно большие среднеквадратичные отклонения длякорреляции ЯМР↔РМ3 в основном связаны с невысокой точностью оптимизации геометриистероида (22) полуэмпирическим методом РМ3, а не являются результатом погрешностейэкспериментального измерения вицинальных констант и/или следствием недостаточнокорректной параметризации использованной модификации карплусовской зависимости /2/ [91,β-эффект].Такимобразом,высокийуровеньсоответствияэкспериментальныхзначенийвицинальных констант и торсионных углов их расчетным значениям свидетельствует о том,что стероид (22) существует в растворе в конформации, показанной на рисунке 3-37б.Рис. 3-37.а) – Фрагменты спектра NOESY (τm = 0.5 с) стероида (22) и б) – егопространственная структура, на которой двойными стрелками показаны обнаруженныепрямые межпротонные взаимодействия (ЯЭО).
в) – трехмерное представлениеперекрывающихся кросс-пиков, которые на рис. (а) обведены пунктиром. Цифрами на спектреNOESY указано соотношение интегральных интенсивностей кросс-пиков 1/9β, 1/11α и 1/12α.Это заключение полностью соответствует независимым данным, полученным спомощью анализа межпротонных пространственных взаимодействий (ЯЭО). На рисунке 3-37а205показаны фрагменты спектра NOESY этого стероида, на которых обозначены кросс-пики,наиболее важные для доказательства его пространственного строения. Эти обнаруженныепространственные взаимодействия показаны двойными стрелками на молекуле стероида (22).Среди них следует отметить, прежде всего, пространственные взаимодействия протона 1 нетолько протонами 11α и 9β, но также с протоном 12α, находящимся в данной конформации нарасстоянии 2.94 Å, которое оказывается несколько меньше расстояния r1-9β = 3.12 Å.Соотношение интегральных интенсивностей кросс-пиков 1/9β и 1/12α, равное 1:1.4 ипрактически совпадающее с их расчетным соотношением (1:1.43), указывает на полноесоответствие между экспериментальными и расчетными значениями расстояний r1-9β и r1-12α.При этом, используя расстояния r1-9β в качестве эталонного и учитывая соотношение кросспиков 1/9β и 1/11α, равное 1:12.4, была получена оценка расстояния r1-12α = 3.05 Å, котораяхорошо соответствует его расчетному значению 2.94 Å.Для доказательства пространственного строения стероида (22) не менее важнымявляется наличие в спектре NOESY примерно одинаковых по интенсивности кросс-пиков7β/8β, 7β/9β и 9β/8β, которые свидетельствуют о том, что протоны 7β и 9β в этом стероидепространственно сближены между собой и, следовательно, являются аксиальными в кольце В,а протон 8β, соответственно, занимает в этом кольце экваториальное положение.
Такимобразом, эти данные свидетельствуют об экваториальной ориентации 7α-метильной группы.Дополнительным доказательством этого могли бы служить пространственные взаимодействияпротонов этой метильной группы с протонами 8β, 14β и 15β. Однако, соответствующиеиндивидуальные кросс-пики невозможно выделить как из-за наложения сигналов протонов14β и 15β, так и из-за наличия сильного пространственного взаимодействия междугеминальными протонами 15α и 15β, которое в условиях частичного перекрывания сигналовпротонов 7α-метильной группы (1.48 м.д.) и сигнала протона 15α (1.43 м.д.) приводит вспектре NOESY к наложению всех этих кросс-пиков. Тем не менее, небольшая асимметриядоминирующего кросс-пика 15β/15α указывает на наличие взаимодействий 7α-Ме/8β и 7αМе/14β,15β (увеличенный трехмерный вариант этой области показан на рис. 3-37в).Для конформации стероида (22) также характерными являются пространственныевзаимодействия 9β/11α и 9β/11β, свидетельствующие об экваториальном положении протона9β в кольце С, при котором соседние протоны 11α и 11β находятся от него на соизмеримыхрасстояниях (ММ+: r9β-11α = 2.52 Å, r9β-11β = 2.32 Å), а также взаимодействия в β-области этоймолекулы протонов метильной группы при атоме С13 с протонами 11β, 12β, 8β и 14β (см.соответствующие кросс-пики в спектре NOESY на рис.
3-37а). Наиболее важнымпространственным взаимодействием в α-области стероида (22) несомненно является206взаимодействие между протонами 12α и 15α, которые в данной конформации оказываютсясближенными на расстояние r12α-15α = 2.46 Å (ММ+). Однако, в условиях частичногоперекрывания сигналов протонов 12α (1.31 м.д.) и 15α (1.43 м.д.) кросс-пик 12α/15α находитсявблизи диагонали спектра NOESY и оценка его интегральной интенсивности в этих условияхзатруднительна.
Тем не менее, само присутствие этого кросс-пика является очевиднымсвидетельством соответствия экспериментальных и расчетных данных, поскольку во всехдругих возможных конформациях расстояние r12α-15α оказывается больше 4.0 Å и для нихкросс-пик 12α/15α должен отсутствовать.Таким образом, экспериментальные данные по измерению вицинальных констант и ЯЭОсвидетельствуют о том, что молекула 9β,14β-аналога стероидных эстрогенов (22) в растворенаходится в конформации, которая показана на рисунках 3-32г и 3-37б. Для нее характерноэкваториальное положение 7α-метильной группы и аксиальная ориентация протонов 11β и 12αв кольце С, которое имеет кресловидную конформацию.
При этом протоны 9β, 12β и 14β вэтом кольце занимают экваториальное положение, а протон 8β является аксиальным. Такоепространственное строение молекулы стероида (22) соответствует наиболее энергетическивыгодной конформации (22А), полученной в результате оптимизации геометрии этоймолекулы с помощью методов молекулярного моделирования (Рис. 3-38).Рис. 3-38. Расчетные конформации стероида (22), полученные путем оптимизации этоймолекулы полуэмпирическим методом РМ3. Теплота образования конформеров (22Б) и (22В)превышает значение для конформера (22А) на 0.65 и 1.49 ккал/моль, соответственно.В конформере (22Б) 7α-метильная группа находится в экваториальном положении, акольцо С имеет конформацию “псевдованна” с псевдоаксиальными протонами 8β, 11α и 12β.В конформере (22В) 7α-метильная группа является аксиальной, а кольцо С в конформации“псевдокресло” с псевдоаксиальными протонами 14β, 9β, 11α и 12β.
Расчетные различия вэнергиях образования этих конформеров дают основание для присутствия в растворепримерно 25% конформера (22Б) и около 5% конформера (22В). Эту возможность косвенноподтверждают следующие температурные измерения нескольких скалярных констант: приповышении температуры от -30 до +60 ºС наблюдается увеличение константы 3J9β-11β от 5.10207до 5.39 Гц (измерено на сигнале 11β), увеличение суммы констант 3J12β-11β + 3J12β-11α от 6.8 до7.44Гц(измеренонасигнале12β)инезначительное увеличение константы 3J7β-8β от2.27 до 2.42 Гц (измерено на сигнале 7β).
Крометого, наблюдалось увеличение суммы константна сигнале протона 9β, что проявлялось вувеличениишириныегомультиплетногосигнала на 1.77 Гц (Рис. 3-39). Согласнорасчетам методом ММ+ при увеличении долиминорногоконформера(22Б)вицинальнаяконстанта 3J9β-11β должна увеличиваться от 4.4до 8.5 Гц, а константа 3J9β-11α – от 2.9 до 9.3 Гц.Следовательно,сигналапротонаширина9βпримультиплетногопереходеотРис. 3-39.Температурная зависимостьмультиплетнойструктурысигналапротона 9β стероида (22).доминирующего конформера (22А) к минорному (22Б) должна увеличиться примерно на 10Гц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
