Диссертация (1145465), страница 51
Текст из файла (страница 51)
не только междусобой, но и с сигналом протона 16β.В частности, α-ориентация протона при атоме С14 не может быть точно установлена наосновании его пространственного взаимодействия с протоном 17α из-за наложения в спектреNOESY (Рис. 4-2Г) кросс-пиков 17α/14α и 17α/16α. Более надежным доказательством следуетсчитать прямое взаимодействие 12α/14α, которое частично регистрируется в этом же спектре врезультате небольшого различия в химических сдвигах протонов 14α и 12β (∆δ14α-12β = 0.04м.д.).
Поэтому интенсивный кросс-пик между геминальными протонами 12α/12β в спектреNOESY лишь частично закрывает менее интенсивный кросс-пик 12α/14α. Тем не менее, присравнении структуры суммарного кросс-пика (12α/12β + 12α/14α) с положениями кросс пиков23918а/12β и 7α-Ме/14α (на рисунке 4-2Г это показано с помощью пунктирных линий) можнообнаружить проявление пространственных взаимодействий между протонами 12α и 14α,которое свидетельствует об их одинаковой α-ориентации в молекуле эстратетраена (26а).Для идентификации протонов при атоме С15, сигналы которых в спектре ЯМР 1Ннаходятся при 1.66 и 1.58 м.д., более надежными являются величины их скалярныхвзаимодействий с вицинальными протонами 14α, 16α и 16β, поскольку при сравнениимультиплетных структур сигналов рассматриваемых протонов, которые хорошо видны вспектре J-COSY (Рис.
4-2В), обнаруживается явное различие набора скалярных констант длякаждого из них: полученная из спектра J-COSY сумма экспериментальных констант (∑JH-H)для сигнала при 1.66 м.д. составляет 30.5 Гц, а для сигнала при 1.58 м.д. – 42.4 Гц.Следовательно, их различие (∆) составляет 11.9 Гц. Поскольку величина геминальнойконстанты 2J15α-15β входит в каждую из этих сумм, то для независимого расчета их разницыдостаточно вычислить только значения трех вицинальных констант для каждого из протоновпри атоме С15. Это было сделано с использованием данных о соответствующих торсионныхуглах (θH-H), которые были определены с помощью моделирования молекулы тетраена (26а)методом РМ3 (∑JH-H(PM3) = 15.0 и 27.5 Гц, ∆(PM3) = 12.5 Гц), а также получены из данных РСА(∑JH-H(РСА) = 17.6 и 26.5 Гц, ∆(РСА) = 8.9 Гц).
Согласно этим независимым методам различие всуммах вицинальных констант для протонов 15β и 15α, полученное из данных РМ3,составляет 12.5 Гц, а на основе данных РСА – 8.9 Гц. Эти результаты (Табл. 4-1) накачественном уровне хорошо соответствуют наблюдаемым значениям для разницы суммскалярных констант. Следовательно, протону 15α принадлежит сигнал при 1.66 м.д., а протону15β – сигнал при 1.58 м.д. Кроме того, положение сигнала протона 15α не менее убедительноможет быть доказано на основании небольшой величины константы 3J15α-16β = 2.5 Гц, котораяхорошо видна в спектре J-COSY как на сигнале протона 16β, так и на сигнале протона 15α (этаконстанта указана на рисунках 4-2В и 4-2,3).
Ее расчетные значения, полученные на основеданных методов РМ3 и РСА, хорошо соответствуют экспериментальным данным исоставляют, соответственно, 1.6 и 2.2 Гц. В свою очередь небольшая величина этой константысвидетельствует о близости торсионного угла θ15α-16β к 90° (Табл. 4-1). Наконец, направильность отнесения сигналов в области 1.5 – 1.8 м.д. указывает взаимное расположениекросс-пиков 18``/15β и 7α-Ме/15α в спектре NOESY (указано пунктиром на рисунке 4-2Г),свидетельствующее о том, что δ15β < δ15α.На основании полученных отнесений всех сигналов в спектре ЯМР 1Н эстратетраена(26a) и обнаруженных кросс-пиков в спектре NOESY между протонами изолированногофрагмента С7Н(Ме) и протонами кольца D, таких как 7β/15α, 7β/15β, 7α-Ме/14α и 7α-Ме/15α240(Рис.
4-2Г), можно сделать однозначное заключение о том, что в этой молекуле метильнаягруппа при атоме C7 занимает в кольце В псевдоаксиальное положение и находится в ее αобласти. Это заключение следует, прежде всего, из наличия хорошо выраженных ипрактически одинаковых по интенсивности пространственных взаимодействий протоновметильной группы при атоме С7 с протонами 14α и 15α, находящимися в α-областиэстратетраена (26a), а также из отсутствия этих взаимодействий с протоном 15β, находящимсяв его β-области. В то же время псевдоэкваториальный протон 7β имеет прямыевзаимодействия (ЯЭО) с каждым из протонов при атоме С15, но не имеет их с протоном 14α.При другой конформации кольца В с псевдоэкваториальным положением группы 7α-Мехарактер указанных взаимодействий должен был бы быть иным: должно было бы наблюдатьсяотсутствиепространственныхвзаимодействий7α-Ме/15αи7β/15αиприсутствиевзаимодействия 7α-Ме/15β.Для количественной оценки пространственной структуры эстратетраена (26a) былопределен полный набор вицинальных констант (3JH-Hэксп.) между протонами колец С и D, наосновании которых определены соответствующие значения торсионных углов (θэксп.).
Этирезультаты приведены в таблице 4-1, где для сравнения с экспериментальными даннымиспектроскопии ЯМР приводятся также значения этих углов (θ), полученные в результатеоптимизации геометрии этой молекулы полуэмпирическим методом РМ3 и из данных РСА, исоответствующие этим углам расчетные значениявицинальных констант 3JH-Hрасч.. Привычислении торсионных углов θэксп. и значений вицинальных констант 3JH-Hвыч использоваласьмодифицированная карплусовская зависимость /3/ для замещенных этанов [94].Сравнение значений θрасч.(ЯМР) с аналогичными данными РСА и РМ3 свидетельствует охорошей их корреляции между собой.
При этом наблюдается лучшее соответствие данныхЯМР с данными РСА (ЯМР/РСА: rθ = 0.998, sdθ = 5.7° , где rθ – коэффициент корреляции и sd– среднеквадратичное отклонение для торсионных углов θ), по сравнению с даннымиполуэмпирических расчетов РМ3 (ЯМР/РМ3: rθ = 0.997, sdθ = 8.5°), а также по сравнению скорреляцией между РСА и РМ3 (РСА/РМ3: rθ = 0.998, sdθ = 6.4°). В этой связи необходимоотметить, что большинство значений экспериментальных констант 3JH-Hэксп. было получено изразрезов кросс-пиков двумерных спектров COSY-DQF, HSQCnd и J-COSY (примерысоответствующих разрезов показаны на рисунках 4-2,1-3), которые имеют сравнительнонизкое цифровое разрешение.
Кроме того, в этих спектрах, включая даже HSQCnd, частичноили полностью сохраняются эффекты сильносвязанности. Это можно наблюдать на примереопределения величин вицинальных констант между протонами 15α, 15β и 14α, которые241образуют в спектре ЯМР 1Н трехспиновую систему типа АВХ. Измеренные из F1-разреза (приδС-14 = 45.05 м.д.) спектра HSQCnd (Рис. 4-2,2) значения констант 3J14α-15α и 3J14α-15β составляют,соответственно, 6.9 и 11.5 Гц.
При сравнении этих значений 3JH-H с соответствующимиданными, полученными методами РМ3 и РСА (Рис. 4-3а и 4-3б, соответственно) хорошовидно, что по сравнению с расчетными (РМ3) данными мéньшая из экспериментальныхконстант (3J14α-15α) имеет в обоих случаях явно завышенное значение, а бóльшая из них (3J14α15β),наоборот, имеет заниженное значение.Таблица 4-1.Экспериментальные и расчетные значения вицинальных КССВ 3JH-H (Гц) и торсионныхуглов θH-H (град) в эстратетраене (26a)а)333JH-Hэксп.,θэксп.,°θрасч.,°JH-Hрасч.θ,°JH-Hрасч.Нi - Hj(ЯМР)(ЯМР)(PM3)(PM3)(РСА)(РСА)11α - 12α6.7-37-376.7-357.011α - 12β< 0.5b)-67 ÷ -81-782.6-842.011β - 12α11.4c)1601539.91539.911β - 12β6.937386.7337.514α - 15α6.9c)-23-443.9-325.614α - 15β11.5c)-151-16512.8-15511.917α - 16α6.9-15-206.2-176.617α - 16β9.2-148-1397.7-1397.716α - 15α9.6c)13159.59.29.816α - 15β6.8c)-138-1355.7-1325.116β - 15α2.5d)1121041.61102.216β - 15β10.2c)-6-169.0-9.89.5a)– В уравнении /3/ A = 8.17 Гц, B = -1.96 Гц и С = 6.54 Гц, а ∆S1, ∆S2, ∆S3, ∆S4 –эмпирические константы заместителей в этановом фрагменте, учитывающие их групповуюэлектроотрицательность по отношению к протону.
Были использованы значения ∆Sследующих заместителей: t-Bu (2.44 Гц), CH=CH2 (2.68 Гц), OAc (4.12 Гц), С(О)Et (3.26 Гц)и Н (0.00 Гц) [94];b)- точность определения КССВ ограничена шириной спектральной линии;c)- получено c точностью ±0.5 Гц из F1-разреза спектра HSQCnd;d)- получено c точностью ±0.2 Гц из F2-разреза спектра J-COSY после его поворота на 45°.242Рис.
4-3. Корреляционные зависимости между экспериментальными (ЯМР, РСА) ирасчетными (РМ3) вицинальными константами 3JH-H для стероида (26а); а) – между даннымиЯМР и РМ3, б) – между данными ЯМР и РСА.Это является характерным признаком эффекта сильносвязанности АВ-протонов 15α и15β (∆δ15α-15β = 0.08 м.д., 2J14α-15β = -12.5 Гц; в спектре J-COSY на рисунке 4-2Б эти эффектыхорошо видны в виде дополнительных сигналов, которые отмечены звездочкой - “*”),наблюдаемого на сигнале Х-протона 14α. С целью доказательства этого и определенияистинных значений экспериментальных констант 3J14α-15α и 3J14α-15β была проведена симуляцияподспектра всех шести протонов кольца D, которая показала, что эффекты сильносвязанностина мультиплетной структуре протона 14α в данном случае действительно должныприсутствовать и их величина находится в пределах 1.0 – 1.5 Гц.
Следовательно,действительные значения рассматриваемых вицинальных констант составляют: 3J14α-15α ≈ 5.9Гц и 3J14α-15β ≈ 12.5 Гц, и они значительно лучше соответствуют их значениям, полученным изданных РМ3 и РСА. Спектральная симуляция также показала практическое отсутствиеэффектов сильносвязанности на сигнале Х-протона 16α из-за частичного наложения сигналовскалярносвязанных протонов 16β и 15α, поскольку в данной АВХ-системе величинаконстанты 3J16β-15α составляет всего 2.5 Гц, а величина разности их химических сдвиговоказывается значительно больше: ∆δ16β-15α = 0.06 м.д.
(18 Гц).При сравнении полного набора из 12-ти экспериментальных вицинальных констант,полученных для эстратетраена (26a), с их расчетными значениями (см. корреляционныеграфики на рисунках 4-3а, б), также как в случае аналогичного сравнения торсионных углов,наблюдается лучшее соответствие данных ЯМР с данными РСА (ЯМР/РСА: rJ = 0.954, sdJ =1.0 Гц), по сравнению с полуэмпирическим методом РМ3 (ЯМР/РМ3: rJ = 0.916, sdJ = 1.4 Гц).Кроме того, следует отметить явно заниженное в обоих случаях значение экспериментальнойконстанты 3J11α-12β = 0.5 Гц, по сравнению с ее расчетными значениями (3J11α-12β(РСА) = 2.0 Гц,3J11α-12β(РМ3) = 2.6 Гц).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
