Диссертация (1145465), страница 56
Текст из файла (страница 56)
до 0.166 м.д. при повышении температуры от -50 до +60 °С, которое соответствуетувеличению населенности минорного конформера (B). Если такое предположение о связивеличины ∆δ11β-11α = δ11β - δ11α c температурным изменением положения конформационногоравновесия верно, то, выбрав в качестве граничного значения величину ∆δ11β-11α(В) = -0.45 м.д.,соответствующую минорному конформеру (В) и которую можно получить из данных (Табл.П4-1) для модельного тетраена (27а), и использовав экспериментальное значениенаселенности РВ = 0.18, полученное из измерения ЯЭО при температуре 23 °С исоответствующее наблюдаемой величине <∆δ11β-11α(31)> = 0.192 м.д., можно рассчитатьграничное значение ∆δ11β-11α(А) для конформера (А) тетраена (31). Это позволяет оценить весьдиапазон изменения этой разницы химических сдвигов ∆∆δ11β-11α при переходе от конформера(А) к конформеру (В).
В результате было получено, что величина ∆δ11β-11α(А) должна бытьравной 0.33 м.д., а ∆∆δ11β-11α = ∆δ11β-11α(А) - ∆δ11β-11α(В) ≈ 0.78 м.д. Эти значения согласуются сэкспериментальными данными, которые приведены в таблице 4-3 и показаны на рисунке 4-16.Таблица 4-3.Температурная зависимость разности химических сдвигов ∆δ11β-11α (м.д.) и населенностейконформеров (А) и (В) тетраена (31) при σ11β-1/σ11α-1 = 1.25.t, °C ∆δ11β-11α РА, % РВ, % К=РВ/PA600,16678,721,30,2711500,17479,720,30,2548400,18180,619,40,2409300,18781,418,60,229223*)0,19282.018.00,2196100,20283,316,70,200900,21184,415,60,1846-100,2285,614,40,1687-200,22986,713,30,1532-300,23687,612,40,1414-400,24488,611,40,1282-500,25389,810,20,1138Рис.
4-16.Зависимость lnK = ƒ(1/T),полученная на основе ∆δ11β-11α(31) призначении σ11β-1/σ11α-1 = 1.25 (●) и впределах точностиоценки этогопараметра от 1.18 (○) до 1.32 (□).264Поскольку сигналы протонов 11α и 11β из-замножестваскалярныхвзаимодействий,включаядальние (5J) c протонами С7Н2 и С14Н, имеют крайнесложнуюмультиплетнуюструктуру,тоточноеопределение величины ∆δ11β-11α непосредственно изспектра ЯМР 1Н оказывается затруднительным, а притемпературах ниже 10 °С становится невозможным иззасмещенияпервогоизэтихсигналоввнизкочастотную область, приводящего к его полномуперекрыванию сигналами протонов 7α, 7β и 14α.ПоэтомудляиспользованрешенияметодданнойJ-COSY,проблемыкоторыйбылобеспечилвысокую точность определения химических сдвиговпротонов 11α и 11β и их разности в пределах ±0.002м.д. В качестве примера на рисунке 4-17 показаныфрагменты спектра J-COSY, содержащие сигналы этихпротонов при температурах 10 и 30 °С. Хорошовидно, что при увеличении температуры всего на 20°С наблюдается увеличение химических сдвигов δ11αРис.
4-17.Фрагмент спектра JCOSY тетраена (31) при 10 и 30 °С.В рамке указана точность измеренияи δ11β на 0.027 и 0.012 м.д., соответственно, а их разница ∆δ11β-11α при этом уменьшается с0.202 до 0.187 м.д. (на 0.015 м.д.). Это свидетельствует о том, что наряду с небольшимтемпературным дрейфом сигналов протонов 11α и 11β одновременно происходит изменениеих относительного положения между собой, связанное с конформационным равновесием (А)(В) тетраена (31) в растворе и увеличением на 1.9 % (см. табл. 4-3) населенностиминорного конформера (В), для которого характерно соотношение δ11α > δ11β.Температурная зависимость lnK = ƒ(1/T), полученная в результате использованиянаиболее вероятного соотношения населенностей конформеров РА : PB = 82 : 18 притемпературе 23 °С, позволяет сделать следующую оценку термодинамических параметровэтого равновесия: ∆Н = (1.16 ± 0.01) ккал/моль, ∆S = (0.90 ± 0.04) кал.град.-1моль-1, ∆Е(293) =(0.90 ± 0.02) ккал/моль.Совершенно очевидно, что указанная точность этих оценок связана только сэкспериментальными погрешностями измерения величины ∆δ11β-11α и не учитываетпогрешности определения отношения скоростей кросс-релаксации σ11β-1/σ11α-1, которая265составляет ±0.07 и приводит при температуре 23 °С к погрешности ±2 % для населенности РВ.Следовательно, действительные погрешности величин ∆Н и ∆S оказываются значительнобольше и, согласно зависимостям lnK = ƒ(1/T) для значений 1.18 и 1.32 параметра σ11β-1/σ11α-1(Рис.
4-16), составляют ±0.2 ккал/моль и ±0.4 кал.град.-1моль-1, соответственно.ЯМР-анализ 7α-метилзамещенных 14β-аналогов 1,3,5(10),8(9)-тетраенов (29), (30) и(32) был направлен, прежде всего, на экспериментальное обнаружение конформационнойподвижности в растворе этих стероидных молекул. Идентификация сигналов в спектрах ЯМР1Н этих стероидов показывает, что наименее благоприятное для конформационного анализавзаимное расположение сигналов алифатических протонов колец С и D наблюдается длятетраена (30). В его спектре частично или полностью перекрытыми оказываются сигналыпротонов 12α, 12β, 15α и 16β в области 1.5 – 1.75 м. д., 14α и 15β в области 1.85 – 2.05 м. д. исигналы протонов 11β и 16β в области 2.1 – 2.3 м. д. Таким образом, удобным для анализаявляется лишь сигнал протона 11α при 2.55 м.
д.Не менее сложным оказывается расположение протонных сигналов в спектре тетраена(29), в области 2.2 – 2.4 м. д. которого наблюдается полное перекрывание сигналов протонов11β, 14β, 15β и 16β, а в области 1.6 – 1.75 м. д. ‒ сигналов протонов 12α и 15α. Тем не менее,спектр ЯМР 1Н этого тетраена оказывается более удобным, поскольку в нем хорошо виднамультиплетная структура сигналов протонов 12β при 1.48 м. д. и 11α при 2.56 м. д. Ее анализпозволяет сделать однозначное заключение о том, что в доминирующей конформациитетраена(29)свидетельствуетэтипротоныследующийимеютпсевдоэкваториальнуюориентацию.Обэтомнаборвицинальных констант: 3J12β-11α = 2.55 Гц, 3J12β11β= 5.96 Гц и 3J11α-12α = 6.02 Гц (значенияконстант получены при 25 °С с точностью нехуже ±0.02 Гц).
Более того, мультиплетнаяструктура сигнала протона 12β содержит ещеодно дополнительное дублетное расщеплениес константой 1.04 Гц (Рис. 4-18а), котороесоответствует дальнему (4JН-Н) скалярномувзаимодействию этого протона с протоном14β (2.31 м. д.). Идентификация этоговзаимодействия была проведена с помощьюэксперимента по селективному двойномуРис. 4-18. Мультиплетная структура сигналапротона 12β в спектре ЯМР 1Н тетраена (29),полученного а) – без развязки и б) – сселективной развязкой от протона 14β.266резонансу 1Н{1H14β}, результат которого показан на рисунке 4-18б.
Следовательно, наличиеконстанты 4J12β-14β однозначно свидетельствует о том, что в доминирующей конформациитетраена (29) протоны 12β и 14β занимают псевдоэкваториальную ориентацию в кольце С имежду ними в этом случае реализуется “W”-типа скалярное взаимодействие.С помощью F1-разреза спектра HSQCnd при 46.28 м.д. была получена мультиплетнаяструктура сигнала протона 14β, которая позволила определить также величины еговицинальных взаимодействий с протонами 15α (3J14β-15α = 11.4 Гц) и 15β (3J14β-15β = 6.6 Гц). Этиконстанты на основании карплусовской зависимости дают возможность оценить взаимноепространственноерасположениепротоновфрагментаС14Н-С15Н2,котороевполнесоответствует наиболее энергетически выгодной расчетной (ММ+) конформации (А) тетраена(29), показанной на рисунке 4-19б.
Расчетные значения торсионных углов Н14β-С14-С15-Н15α иН14β-С14-С15-Н15β составляют, соответственно, 164.7° и 43.6°, а соответствующие им расчетныезначения вицинальных констант составляют: 3J14β-15αрасч. = 12.1 Гц и 3J14β-15βрасч. = 6.1 Гц.Следует отметить, что изолированность спиновой системы протонов фрагмента С7Н-СН3 непозволяет сделать заключение о пространственной ориентации 7α-метильной группы спомощью скалярных взаимодействий. Эта задача может быть решена только на основанииданных по измерению ЯЭО.На рисунке 4-19а представлены фрагменты спектра NOESY тетраена (29), на которомуказаны кросс-пики, наиболее важные для независимого доказательства пространственногостроения его преимущественной конформации.
Прежде всего, в этом спектре следует указатьна отсутствие кросс-пика между протоном 7β и протонами метильной группы в положении 13,который должен был бы присутствовать в случае псевдоаксиальной ориентации этогопротона. Следовательно, 7α-метильная группа в доминирующей конформации тетраена (29)занимает псевдоаксиальное положение, а протон 7β, соответственно, псевдоэкваториальное(Рис. 4-19б). Это также подтверждается присутствием достаточно интенсивного кросс-пика7α-Ме/15α, появление которого возможно только в случае аксиальной ориентации 7αметильной группы. По данным метода ММ+ при экваториальной ориентации 7α-метильнойгруппы наименьшее расстояние r7α-Me–15α составляет 3.2 Å, а при аксиальной – 2.6 Å.Не менее важными для доказательства пространственной структуры тетраена (29)являются интенсивные прямые взаимодействия протонов метильной группы в положении 13βс протонами 11β, 12β и 14β, а также протона 1 с протонами 11α и 11β.
Во втором случаенаблюдается характерное для преимущественной конформации (Рис. 4-19б) значительнобóльшая интенсивность кросс-пика 1/11α по сравнению с кросс-пиком 1/11β. Соотношение ихинтегральных интенсивностей составляет 5.3 : 1 (Рис. 4-19а), но оно оказывается значительно267(в 1.34 раза) меньше, чем расчетное соотношение 7.1 : 1, полученное на основании расчетныхрасстояний для этого конформера методом ММ+: r1-11α(А) = 2.12 и r1-11β(А) = 2.94 Å.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
