Диссертация (1145465), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Поэтому полученное экспериментальное увеличение ширины этого сигнала (Рис. 3-39)оказывается явно завышенным. Одной из причин этого, по-видимому, является плохаяточность измерения при низких температурах из-за сильного повышения вязкостирастворителя (СDСI3) и соответствующего уширения компонент мультиплетного сигнала.Таким образом, характер изменения вицинальных констант 3J9β-11β и 3J9β-11α соответствуетповышению доли минорного конформера (22Б) с ростом температуры.Поскольку все попытки спектрально (на ядрах 1Н и13С) разделить конформеры спомощью понижения температуры или наблюдать характерные проявления динамическихпроцессов не привели к положительному результату, то можно предположить, что доляминорного конформера при комнатной температуре не превышает 5%.Этот выводсогласуется с обнаруженным хорошим соответствием расчетных и экспериментальныхданных по ЯЭО между протоном 1 и протонами 9β, 11α и 12α, которое обсуждалось выше (см.на рис.
3-37 соотношение интегральных интенсивностей кросс-пиков 1/9β, 1/11α и 1/12α и ихобсуждение в тексте). Поэтому вопрос о существовании равновесия между конформерами(22А) и (22Б) в растворе 9β,14β-аналога стероидных эстрогенов требует дополнительногоизучения.Аналогичным образом был изучен 6-окса-D-гомо-9β,14β-аналог (23), протонный спектркоторого оказался несколько сложнее, чем в случае стероида (22). Тем не менее, полноеотнесение сигналов было сделано с помощью спектров СОSY, NOESY и HSQC, а результаты208приведены в Приложении П3 (Табл. П3-9) и показаны на рисунке 3-40.
Поскольку 9β,14βаналоги (22) и (23) отличаются только строением кольца B, то можно ожидать, чтопространственное строение этих стероидных молекул в области сочленения колец С и Dдолжно быть практически одинаковым. Это подтверждают результаты расчетных методовММ+ и PM3.Результаты расчетов свидетельствуют лишь о незначительных изменениях в геометриииэтой области при переходе от стероида (22) к его D-гомоаналогу (23). Хотя указанные методыдают достаточно сильно отличающиеся значения торсионных углов, но величины ихизменения достаточно хорошо совпадают между собой.В качестве примера были выбраны два торсионных угла, величины которых могут бытьизмерены экспериментально: торсионный угол между вицинальными протонами 7β и 8β иторсионный угол между протоном 9β и атомом углерода С1, который характеризуеториентацию протона 9β относительно плоскости ароматического кольца А.
Приведенныениже данные соответствуют наиболее энергетически выгодным конформациям (22А) и (23А).Стероид (22)Стероид (23)θ7β-8β(ММ+)59.65º57.32º∆θ7β-8β(ММ+) = -2.33ºθ7β-8β(РМ3)50.14º47.37º∆θ7β-8β(РМ3) = -2.77ºθ9β-С1(ММ+)83.11º86.31º∆θ7β-8β(ММ+) = 3.20ºθ9β-С1(РМ3)86.54º90.76º∆θ7β-8β(РМ3) = 4.22ºСледовательно, при переходе от стероида (22) к (23) происходит уменьшение примернона 2.5º торсионного угла θ7β-8β и увеличение примерно на 3.7º угла 9β-С9-С10-С1.
Этимрасчетным изменениям углов полностью соответствует увеличение экспериментальныхконстант 3J7β-8β на 0.68 Гц (c 2.44 Гц в стероиде (22) до 3.12 Гц в стероиде (23)) и 4J9β-1 на 0.08Гц (с 1.36 Гц в стероиде (22) до 1.44 Гц в стероиде (23)).Таким образом, наблюдается качественное соответствие между результатами расчетов иэкспериментальными данными. Более того, для вицинальной константы 3J7β-8β обнаруженовполне удовлетворительное соответствие и на количественном уровне, которое следует изсопоставления расчетного и экспериментального увеличения этой константы при переходе отстероида (22) к D-гомоаналогу (23).209Рис. 3-40.Фрагменты спектров а) – ЯМР 1Н, б) - COSY-90 и в) - NOESY (τm = 0.5 с)стероида (23) и г) - его наиболее энергетически выгодные конформации (А), (Б) и (В), напервой из которых двойными стрелками показаны обнаруженные ЯЭО, а тонкими линиями –скалярные взаимодействия с указанием значений их констант в Гц.
На спектре NOESYцифрами указано соотношение интегральных интенсивностей кросс-пиков 1/11α и 1/12α.210Если исходить из данных метода ММ+, то расчетное увеличениевицинальнойконстанты 3J7β-8β должно составлять 0.26 Гц (с 1.94 до 2.21 Гц), а на основании данных методаРМ3 это увеличение должно составлять 0.38 Гц (с 3.13 до 3.51 Гц). Следовательно,3наблюдаемое экспериментальное увеличение константыJ7β-8β на 0.68 Гц можетсвидетельствовать о более существенном уменьшении (примерно до 5º) торсионного угла θ7β8βпри переходе от 9β,14β-аналога (22) к D-гомо-9β,14β-аналогу эстрогенов (23) по сравнениюс предсказаниями расчетных методов.Следует отметить, что в этих рассуждениях не принимается во внимание возможностьбыстрыхвшкалевремениЯМРконформационныхпереходовисчитается,чторассматриваемые стероиды являются конформационно жесткими.
Однако, согласно расчетам,теплота образования конформеров (23Б) и (23В) превышает значение для конформера (23А)на 1.11 и 1.56 ккал/моль, соответственно.В конформере (23Б) 7α-метильная группа в кольце В занимает псевдоэкваториальноеположение, кольцо С находится в конформации “псевдованна” с псевдоаксиальнымипротонами 11α и 12β, а в кольце D псевдоаксиальными оказываются протоны 14β, 16β и 15α и17α.
В конформере (23В) метильная группа в положении 7α находится в аксиальномположении, а кольцо С имеет конформацию “псевдокресло” с псевдоаксиальными протонами9β, 12β и 14β, а в шестичленном кольце D протоны 15β, 16α и 17β имеют псевдоаксиальнуюориентацию.Расчетные различия в энергиях образования этих конформеров дают основание дляприсутствия в растворе примерно 12% конформера (23Б) и около 4% конформера (23В).Однако, также как в случае 9β,14β-аналога (22), никаких прямых экспериментальныхдоказательств присутствия в растворе D-гомоаналога (23) конформеров (23Б) и (23В) найти неудалось.
Для стероида (23) в его наиболее энергетически выгодной конформации (А) былиполучены значения всех вицинальных констант между протонами кольца D. Они приведенына рисунке 3-40Г на конформере (23А) и соответствуют взаимной пространственнойориентации этих протонов в этом конформере.Кроме того, в спектре NOESY 6-окса-D-гомо-9β,14β-аналога эстрогенов (23), также как вслучае стероида (22), было проанализировано полученное соотношение интегральныхинтенсивностей кросс-пиков 1/12α : 1/9β : 1/11α = 1 : 1.1 : 14.4, которое почти в точностиповторяетаналогичноесоотношениедлястероида(22),свидетельствует о доминировании в растворе конформера (23А).и,следовательно,также2113.5.8α,14β-Аналоги эстрогеновДля исследования пространственного строения и внутримолекулярной динамики 8α,14β-аналогов эстрогенов были выбраны соединения (24) и (25) [244, 336, 344, 352, 355].Эти стероиды существенно отличаются между собой структурой кольца В и размеромкольца D.
Однако, объединяющей их особенностью является одинаковое цис-сочленениеколец В/C и С/D, а также наличие метильного заместителя в положении 7α. Как выяснилось впроцессе ЯМР-исследования прямым следствием этих особенностей является существованиесоединений (24) и (25) в растворе в виде двухпозиционного конформационного равновесия(А)(В).
Поэтому основные усилия были направлены на экспериментальноедоказательство пространственного строения этих конформеров, оценку термодинамических икинетических характеристик обменного прецесса, а также на выявление и доказательствосуществования в спектрах NOESY этих стероидов эффектов скалярной релаксации 1-го родамежду отдельными парами вицинальных протонов, скалярная константа между которыми вусловиях быстрого в шкале времени ЯМР конформационного обмена усреднена и являетсязависимой от времени: 3JH-H = f(t). Интерес к этому вопросу связан не столько с ограниченнымчислом экспериментально доказанных примеров данного явления, но и с важными егопрактическими следствиями. Среди них основными можно считать:‒ возможность сильного влияния скалярной релаксации на результаты интерпретации данныхпо измерению ЯЭО и соответствующие количественные (и даже качественные) оценкимежпротонных расстояний.‒ возможность обнаружения быстрых в шкале времени ЯМР внутримолекулярныхдинамических процессов в условиях экстремального сужения линий (ωоτс << 1).Особенно высокая вероятность реализации таких аномальных проявлений скалярнойрелаксации 1-го рода должна быть между парами сильносвязанных протонов или входящих всостав более сложных сильносвязанных систем.
Именно этому критерию соответствуютспектры стероидных молекул, в которых из-за перегруженности алифатической области212протонного спектра сильносвязанность даже на спектрометрах с высокой частотой (700МГц)15 является неизбежной.Поскольку ЯМР-исследование стероидов(24) и (25) проводилось в широкомтемпературном диапазоне (+50 ‒ -100 ºС) в разных растворителях (СDCl3, CD2Cl2 и ацетон-D6)в условиях как быстрого, так и медленного (в шкале времени ЯМР) обмена, и отнесениясигналов ядер 1Н и13С с помощью различных гомо- и гетероядерных корреляционныхметодов проводились в разных условиях, то большая часть полученной и обсуждаемойинформации в виде таблиц и спектральных рисунков приводится в приложении П3.
Крометого, автор готов предоставить спектральную информацию по обсуждаемым в этом разделевопросам в электронном виде.На рисунке 4-41 показаны фрагменты алифатической области спектров ЯМР 1H 8α,14βаналогов эстрогенов (24) и (25) при температуре 20 ºС. Даже поверхностное сопоставлениеэтих спектров свидетельствует об их важном различии: спектр стероида (24) выглядит каксовершенно обычный протонный спектр индивидуального соединения, а для сигналов вспектре стероидов (25а) и (25б) характерно явное дополнительное уширение, которое несвязано с неоднородностью магнитного поля, поскольку степень его проявления на различныхсигналах неодинакова.Это различие особенно хорошо заметно при сравнении сигналов протона 9α в областиоколо 3.0 м.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
