Диссертация (1145465), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Если для стероида (24) хорошо видна мультиплетная структура сигнала при 2.91м.д., то в спектрах стероидов (25а) и (25б) полуширина этого же сигнала составляет около 27Гц. Очевидным объяснением такого уширения служит предположение о том, что стероиды(25) существуют в растворе в виде равновесия с близким соотношением населенностейконформеров,аскоростиихпереходовприкомнатнойтемпературеоказываютсясопоставимыми с разницей химических сдвигов для каждого из них.
Иными словами,стероиды (25) в рассматриваемых условиях попадают в динамический диапазон метода инаходятся вблизи температуры коалесценции, при которой спектральные проявлениядинамических процессов оказываются максимально выраженными.Из такого чисто качественного сопоставления спектров можно сделать предположение отом, что в отличие от соединения (25) стероид (24) в растворе находится в совершенно иномположении по отношению к динамической шкале и/или соотношение конформеров (А) и (В)несопоставимо между собой. Поэтому обменное уширение сигналов доминирующегоконформера (А) стероида (24) оказывается практически незаметным. В любом случае способы 15Все наблюдения эффектов скалярной релаксации проводились на частоте 300 Мгц.
Они были такжеобнаружены на спектрометрах с частотой 500, 600 и 700 МГц, но в работе эти данные не рассматриваются.213доказательства и изучения динамических процессов в стероидах (24) и (25) должны иметьсущественные различия.Рис. 3-41. Фрагменты спектров ЯМР 1Н 8α,14β-аналогов эстрогенов (24) и (25) в СDCl3 при20 ºС. Для стероида (25б) сверху приведен этот же фрагмент при -40 ºС, на котором стрелкамипоказаны пары сигналов некоторых протонов в конформациях (А) и (В).Поскольку в протонном спектре стероида (24) при температуре 20 ºС отсутствуютпроявления динамических процессов, то процедура идентификации сигналом была проведенаобычным способом с привлечениемкорреляционных методов COSY, NOESY и HSQC.Результаты отнесений сигналов в спектрах ЯМР 1Н иП3-12 и показаны на рисунке 3-41.13С даны в приложении П3 в таблице214В спектре ЯМР 1Н стероида (24) обнаруживаются лишь две пары сильносвязанныхпротонов: 15α, 15β в области 1.7 ‒ 1.9 м.
д. и 11α, 11β в области 1.5 ‒ 1.7 м. д. Все остальныесигналы достаточно равномерно распределены в алифатической части спектра. На рисунке 342Б приведены фрагменты спектра COSY-DQF, на котором показаны наиболее важные длякорректногоотнесениясигналовскалярныевзаимодействия.Анализмультиплетнойструктуры кросс-пиков в этом фазочувствительном спектре дает информацию о величинахскалярных констант и, следовательно, о взаимном пространственном расположении протоновв кольцах В и С.
Например, константа 3J9α-11β = 11 Гц свидетельствует о транс-расположениипротонов 9α и 11β, а константы 3J6α-7β = 10.8 Гц и 3J6β-7β = 4.8 Гц доказывают псевдоаксиальноеположение протона 7β в кольце В. Таким образом, эти скалярные взаимодействия позволяютсделать вывод о том, что в растворе стероид (24) находится преимущественно в конформации(А), которая показана на рисунке 3-42В и для которой характерно псевдоэкваториальноеположение 7α-метильной группы и псевдоаксиальное положение протонов 6α и 8α в кольце В.Аксиальное положение в кольце С занимают протоны 9α,11β и 12α, а экваториальное ‒протоны 12β и 14β.
Последнее утверждение подтверждается наличием дальней константы4J12β-14β = 1.4 Гц, поскольку эти протоны в конформере (24А) находятся между собой впространственной ориентации “W”-типа.Признаки присутствия второго конформера (В) стероида (24) были обнаружены приизучении температурных зависимостей скалярных констант.
Наиболее важные из них длядоказательства обсуждаемого конформационного равновесия перечислены ниже и показанына рисунке П3-1 (см. приложение П3). При повышении температуры от 30 ºС до 60 ºСнаблюдается:1. ‒ существенное уменьшение с 10.71 до 10.23 Гц константы 3J6α-7β и незначительноеувеличение константы 3J6β-7β с 4.79 Гц до 4.96 Гц (наблюдение на сигнале протонов7β при 2.13 м. д. и 6β при 2.79 м.д., соответственно – см. рис. П3-1а,б),2. ‒ увеличение константы 3J17α-16β с 6.50 Гц до 6.57 Гц (на ~0.07 Гц) и 3J17α-16α с 2.10 Гцдо 2.50 Гц (на ~0.4 Гц) (наблюдение на сигнале протона 17α при 4.43 м.
д. – см. рис.П3-1в),3. ‒ уменьшение константы 3J12α-11β с 11.80 Гц до 11.40 Гц (на 0.4 Гц) и увеличениеконстанты 3J12α-11α с 4.25 Гц до 4.43 Гц (наблюдение на сигнале протона 12α при 4.83м. д. – см. рис. П3-1г),4. ‒ увеличение дальней константы 4J1-9α с 0.82 Гц до 0.94 Гц (наблюдение на сигналепротона 1 при 7.06 м. д. – см. рис. П3-1г),2155. ‒ уменьшение дальней константы 4J12β-14β с 1.33 Гц до 1.29 Гц, а также увеличениесуммы констант 3J12β-11α + 3J12β-11β (наблюдение на сигнале протона 12β при 1.31 м. д.– см.
рис. П3-1е).Таким образом, все перечисленные изменения величин констант в температурныхспектрах стероида (24) соответствуют увеличению доли минорного конформера (В), которыйпоказан на рисунке 3-41в и имеет экваториальное положение протона 7β кольце В. Протон 6βв этой конформации является псевдоаксиальным и оказывается в транс-ориентации поотношению к 7α-метильной группе.
В кольце С протоны 12β, 14β и 11α являютсяаксиальными, а пятичленное кольцо D также изменило свою геометрию по сравнению сконформером (А) иего плоскость, которую можно охарактеризовать как 13β-конверт,оказывается почти параллельной к плоскости кольца А, но располагается над ним, образуясвоеобразный “второй этаж”. Поэтому минорную конформацию (В) для краткости можноусловно назвать “двухэтажной”.Дополнительные аргументы в пользу существования стероида (24) в растворепреимущественно в виде конформера (А), имеющего более “плоское” по сравнению сконформером (В) пространственное строение, были найдены при анализе спектра NOESY(Рис.
3-42а). Обнаруженные пространственные взаимодействия полностью согласуются срезультатами оптимизации геометрии конформера (А) методом ММ+, которая показана нарисунке 3-42в. Одновременно с этим в спектре NOESY отсутствуют кросс-пики (или ихкомбинации) характерные для конформера (В).Для удобства анализа на приведенных молекулярных структурах конформеров спомощью стрелок показаны только такие пространственные взаимодействия, которыенаиболеехарактерныдлякаждогоизних,и,следовательно,присравнениисэкспериментальными данными (см.
спектр NOESY на рис. 3-42а) могут однозначносвидетельствовать в пользу одного из них.В спектре NOESY хорошо видно, что протон 6β взаимодействует с протоном 7β и 7αметильной группой, которая в свою очередь взаимодействует с протонами 6α и 14β16. Этотнаборпространственныхвзаимодействийможетреализоватьсятолькоприпсевдоэкваториальной ориентации протонов 6β и 7α-метильной группы, что соответствуетпространственному строению кольца В конформера (А).При транс-диаксиальномрасположении этих протонов, которое существует в конформере (В), эффективноепространственное взаимодействие между ними исключено, а псевдоэкваториальный протон 16Взаимодействие 7α-метильной группы с протоном 7β характерно для обоих конформеров, поэтому оноздесь не обсуждается.2167β должен взаимодействовать как с протоном 6β так и с протоном 6α.
Кроме того, вконформере (В) протон 14β из-за инверсии кольца С оказывается над кольцом В и еговзаимодействие с протонами 7α-метильной группы, находящейся в аксиальном положении,невозможно..Рис. 3-42. Фрагменты спектров а) – NOESY (τm = 0.5 c) и б) – COSY-DQF 8α,14β-аналогаэстрогенов (24) в СDCl3 при 20 ºС. в) – Конформационный обмен между формами (А) и (В), накоторых стрелками показаны наиболее характерные пространственные взаимодействия.
Вспектре NOESYзвездочкой “*” отмечены кросс-пики, наиболее важные для доказательстваприсутствия в растворе минорного конформера (В), а для кросс-пиков 7α-Ме/9α и 7α-Ме/6βрядом с прямоугольными рамками объемных интегралов цифрами даны их относительныезначения.Аналогичный анализ можно провести и в отношении пространственных взаимодействийпротонов метильной группы в положении 13 с ближайшими протонами в β-области молекулы(24). Из спектра NOESY видно, что 13β-метильная группа взаимодействует с протонами 7β,11β, 12β и 17α и это полностью согласуется с близким пространственным расположением217этих пар протонов в конформере (А).
Кроме того, для этой конформации характерновзаимодействия 7β/11β, 17α/12α, 17α/12β, 17α/16α, 17α/16β и 9α/12α, 9α/15α, 12α/16α,соответствующие кросс-пики которых присутствуют в спектре NOESY (Рис. 3-42а).Для конформера (В), как показывают расчеты методом ММ+,должен наблюдатьсясовершенно иной набор пространственных взаимодействий: 13β-Ме/12β, 13β-Ме/12α, 17α/12α,17α/16α, а также 17α/11α. Таким образом, также как рассмотренные выше результатыизучения температурных изменений величин скалярных констант3,4JH-H, данные по оценкаминтенсивности прямых диполь-дипольных взаимодействий полностью соответствуют выводуо доминировании в растворе конформера (А).На основании качественных оценок величин 3JH-H и сравнения их с расчетными и/илитипичными экспериментадьными значениями можно дать оценку населенности минорногоконформера (В), доля которого в растворе при комнатной температуре не превышает 10%.
Ксожалению, в данном случае использование ЯЭО для независимого определения величиныРВ оказывается практически невозможным, поскольку для точной оценки необходимовыполнение условия о сближенности пары протонов в минорном конформере по сравнению сдоминирующим конформером (А) и условия о том, что расстояние между этими протонами вкаждом из конформеров должно быть фиксированным. Эти условия при сравнениипространственных взаимодействий в конформерах (А) и (В) 8α,14β-аналога эстрогена (24)следует считать невыполненными ни для одной из пар протонов, между которыми на рисунке3-42в нарисована двойная стрелка, так как сближенными эти пары оказываются вдоминирующем конформере (А), а в минорном конформере (В) расстояние между этими жепротонами оказываются значительно больше.Исключение в этом отношении составляют взаимодействия 17α/11α и 7α-Ме/9α, которыена молекуле конформера (В) и в спектре NOESY (Рис.
3-42в и 3-42а, соответственно)отмечены звездочкой (“*”). Хорошо видно, что взаимодействие 17α/11α не может бытьиспользовано для количественных оценок населенностей конформеров из-за перекрывания вобласти 1.5 ‒ 1.8 м. д. сигналов протонов 11α, 11β, 8α и 16β, с некоторыми из которых протон17α может быть сближенным в одном из двух конформеров (например, с протоном 16β(А)) и,следовательно,точноеобъемноеинтегрированиекросс-пика17α/11αоказываетсяневозможным. В данном отношении кросс-пик 7α-Ме/9α оказывается более удобным дляинтегрирования, поскольку сигнал протона 9α при 2.91 м.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
