Диссертация (1145465), страница 55
Текст из файла (страница 55)
4-13б). Они, с одной стороны,подтверждают правильность идентификации сигналов в спектре ЯМР 1Н, которая былапроведена на основе анализа спектров COSY-DQF и HSQCnd, а с другой, являются прямымдоказательством пространственного строения этого тетраена.При анализе спектра ЯМР13С тетраена (28) достаточно сложной задачей являласьидентификация сигналов четвертичных атомов углерода С3, С5, С8, С9 и С10, находящихся вобласти 130 – 160 м.д.
На рисунке 4-14 представлены фрагменты спектра COLOC этогостероида, на основе анализа которого эта задача была решена. Наличие дальних скалярныхвзаимодействий (2,3JC-H) протонов 6α и/или 6β с атомами углерода, сигналы которых находятсяпри 144.55, 139.74 и 133.70 м.д., не дает однозначного ответа, поскольку эти протоны могутвзаимодействовать со всеми указанными выше четвертичными атомами углерода, кроме С3.259Рис. 4-14. а) – Фрагменты спектра COLOC тетраена (28) и б) – пространственная структураэтой молекулы, на которой стрелками показаны обнаруженные дальние скалярныевзаимодействия 2,3JC-H (эксперимент оптимизирован на константу 2,3JC-H = 8 Гц).Поэтому более информативными в данном отношении являются обнаруженныескалярные взаимодействия протонов 12β (1.87 м.д.) и 14α (2.34 м.д.) с атомами углерода,сигналы которых находятся, соответственно, при 133.70, и 139.74.
Первое из этихвзаимодействийоднозначноопределяетположениесигналаатомаС9,посколькупсевдоэкваториальный протон 12β может иметь скалярную константу только с четвертичныматомом С9, а второе соответствует взаимодействию протона 14α с атомом С8, так как данныйпротон может иметь скалярную константу только с двумя четвертичными атомами С8 и С9.Следует отметить, что идентификация кросс-пика 12β/9 в данном случае осложнена из-заперекрывания сигналов протонов 12β, 16β и 17α в области 1.8 – 1.95 м.д. спектра ЯМР 1Н.Однако, поскольку протоны кольца D удалены от ближайшего четвертичного атома углеродаС8 более чем на 3 связи, то это дает полное основание для указанной интерпретации данногокросс-пика.
Принадлежность оставшихся трех сигналов при 157.17 (С3), 144.55 (С5) и 139.02(С10) м.д. может быть установлена на основании соответствующих скалярных взаимодействий:3-OMe/3 и 1/3, 1/5 и 6α,β/5, 2/10 и 4/10, которые обнаружены в спектре COLOC и показаны(Рис. 4-14б) с помощью стрелок на пространственной структуре тетраена (28).260Для конформационного анализа тетраена (31) наиболее сложной задачей являетсяустановление пространственного строения кольца В.
Это вызвано крайне неблагоприятнымдля проведения такого анализа расположением в спектре ЯМРэтановогофрагментаС6Н2-С7Н2,геминальныепротоны1Н сигналов протоновкоторогообразуютдвевзаимодействующие между собой сильносвязанные системы типа АВ. Это может приводить ксущественным эффектам сильносвязанности для вицинальных взаимодействий, посколькукаждый из протонов этого этанового фрагмента одновременно представляет собой Х-частьсистемы АВХ. Кроме того, для всех этих протонов характерно наличие дальних скалярныхвзаимодействий: для протонов С6Н2 это взаимодействие с протонами 4 и/или 2, а для протоновС7Н2 ‒ взаимодействие с протонами 11α, 11β и 14α, которые приводят к существенномуусложнению мультиплетной структуры их сигналов. Кроме того, в спектре ЯМР 1Н тетраена(31) наблюдается частичное или полное перекрывание сигналов протонов 7α и 7β с сигналамипротонов 11α и 14α в области 2.1 – 2.4 м.д.
Следствием этого является не только возможностьпоявления дополнительных искажений мультиплетной структуры сигналов протонов 7α и 7βза счет дальних скалярных взаимодействий с протонами 11α и 14α, но фактическиисключается возможность использования пространственных взаимодействий протонов С7Н2 спротонами 14α и С15Н2, которые весьма важны для установления конформации кольца Втетраена (31).Таким образом, перечисленные выше факторы свидетельствуют о том, что установлениеконформациикольцаВ,котороедолжновключатьопределениепространственной(псевдоаксиальной или псевдоэкваториальной) ориентации α- и β-протонов при атомах С6 иС7, оказывается в случае тетраена (31) невозможным из-за крайне неблагоприятногоспектрального представления фрагмента С6Н2-С7Н2. Поэтому при определении конформациикольца В этого тетраена были использованы косвенные доказательства, которые включалисопоставлениеэкспериментальныхирасчетныхданныхпооценкесоотношениямежпротонных расстояний r1-11α и r1-11β.
Такой подход является практически полной аналогиейсопоставления конформационных изменений в области кольца С для 7α-Ме и 7β-Мезамещенных D-гомо-6-окса-аналогов 1,3,5(10),8(9)-тетраенов (27a) и (27б), которые былирассмотрены в предыдущем разделе.Расчеты методом ММ+ конформации (В) тетраена (31), в которой протоны 6α и 7βзанимают псевдоэкваториальную ориентацию (аналог тетраена (27a)), показывают (Рис. 415а), что в этом случае расстояние r1-11α оказывается короче, чем расстояние r1-11β (r1-11α(В) =2.11 Å, r1-11β(В) = 2.70 Å).
Соотношение этих расстояний меняется на противоположное в261случае конформации (А) этого тетраена (аналог тетраена (27б)), в которой протоны 6α и 7βзанимают псевдоаксиальную ориентацию: r1-11α(А) = 2.56 Å, r1-11β(А) = 2.29 Å. В спектре NOESY(τm = 0.8 с) тетраена (31), фрагмент которого, содержащий кросс-пики 1/11α и 1/11β, показанна рисунке 4-15б, хорошо видно, что соотношение интегральных интенсивностей этих кросспиков составляет 1 : 1.2 = 0.83.
Это значение гораздо лучше соответствует их расчетномусоотношению для конформера (A) – 1 : 1.95 = 0.51, которое было получено на основе значениймежпротонных расстояний r1-11α(A) и r1-11β(A), чем для конформера (В), так как расчетноесоотношение объемных интегралов кросс-пиков 1/11α и 1/11β в этом случае составляет: (r111α/r1-11β(B))6 = 1 : 0.23 = 4.35, что более чем в 5 раз больше его экспериментального значения.(B)Рис.
4-15.а) – Конформеры (А) и (В) тетраена (31), на которых двойными стрелкамипоказаны расстояния между протоном 1 и протонами 11α и 11β, а цифрами указаны ихрасчетные (ММ+) значения в Å. б) – фрагмент спектра NOESY (τm = 0.8 с) этого тетраена, накотором прямоугольными рамками обведены кросс-пики 1/11α и 1/11β, а цифрами указаны ихотносительные интегральные интенсивности.
в) – график расчетной зависимости (r1-11α/r1-11β)6= ƒ(PB) и г) – экспериментальной зависимости Sji/Sii от времени смешивания τm.Таким образом, можно сделать заключение, что тетраен (31) в растворе существуетпреимущественно в виде конформера (A), в котором протоны 7β и 6α занимают в кольце Впсевдоаксиальную ориентацию,апротоны7αи6β,соответственно, оказываются262псевдоэкваториальными.
Обнаруженное в спектре NOESY тетраена (31) различие междуэкспериментальным значением соотношения интегральных интенсивностей кросс-пиков 1/11αи 1/11β и соответствующей его расчетной величиной для конформера (А), котораяоказывается в 1.6 раза меньше, дает основание предположить, что этот тетраен существует врастворе в виде быстрого в шкале времени ЯМР равновесия, связанного с изменениемконформации кольца В: (А)(В).
При этом населенность минорного конформера (B) прикомнатной температуре составляет, исходя из сравнения экспериментальных (ЯЭО) ирасчетных (ММ+) данных, около 18 % (см. график (<r1-11α>/<r1-11β>)6 = ƒ(PB) на рисунке 4-15в).Для повышения точности оценки величины населенности минорного конформера РВиспользованное значение соотношения <r1-11α>/<r1-11β> = 1.25 было получено на основанииизмерения скоростей кросс-релаксации σ11β-1 и σ11α-1 с помощью 8-ми экспериментов NOESY,которые были проведены при различных временах смешивания τm = 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8,1.0 и 1.2 с (Рис. 4-15г) и при сохранении времени отдельного эксперимента: D1 + AQ + τm =2.2 с.
При анализе в каждом случае использовались обе пары симметричных относительнодиагонали кросс-пиков, что дало возможность минимизировать различие в величинахпродольной релаксации протонов 1, 11α и 11β, а также с высокой точностью определитьсоотношение σ11β-1/σ11α-1 = 1.25 ± 0.07. Это обеспечило экспериментальную погрешностьоценки населенности РВ в пределах ±2% (показано пунктиром на рисунке 4-15в).О возможности конформационных превращений (А)(В) в тетраене (31)свидетельствует также небольшое различие между расчетными энергиями конформеров (А) и(В), которое по данным метода ММ+ составляет 0.73 ккал/моль. Однако, попытки прямогоэкспериментального подтверждения присутствия в растворе минорного конформера (B) спомощьюобнаружениядинамическихэффектови/илиспектральногоразделениясоответствующих пар сигналов в низкотемпературных (до -60 °С) спектрах ЯМР 1Н и13Стетраена (31) не дали желаемых результатов.
Это очевидно связано с низким энергетическимбарьером таких превращений и/или с “вымораживанием” менее устойчивого конформера (B)при низких температурах. Тем не менее, вывод о существовании этого конформационногоравновесия и о преобладании в нем конформера (А) косвенно подтверждается тем, чтосоотношениехимическихсдвиговпротонов11αи11β,котороезависитотихпространственного расположения относительно плоскости ароматического кольца А,оказывается одинаковым (δ11β > δ11α) с аналогичным их соотношением для тетраена (27б).Более того, для тетраенов (31) и (27б) при комнатной температуре 23 °С наблюдаетсяпрактически полное (в пределах ±0.01 м.д.) совпадение абсолютных значений химическихсдвигов этих протонов. Поэтому, наряду с приведенными выше данными по измерению ЯЭО,263дополнительным экспериментальным свидетельством конформационного обмена в кольце Вможно считать заметное уменьшение разницы между химическими сдвигами δ11β и δ11α от0.253 м.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
