Диссертация (1145465), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Следовательно, для тетраена (30) при комнатной температуре можно ожидатьполного отсутствия в растворе конформера (В): РВ(эксп.) < 1%. Это предположение в частностиподтверждается отсутствием в спектре NOESY этого тетраена (Рис. 4-21а) кросс-пика 7αМе/16α (его положение показано с помощью пунктирной овальной рамки), характеризующихпространственную сближенность соответствующих протонов в конформации (В).Рис.
4-21. а) – Фрагменты спектра NOESY (τm = 0.5 с) тетраена (30) и б) – пространственнаяструктура его наиболее энергетически выгодного конформера (А), на которой двойнымистрелками показаны обнаруженные прямые межпротонные взаимодействия. На спектрепунктирными прямоугольниками отмечены кросс-пики 1/11α и 1/11β, а цифрами указаны ихотносительные интегральные интенсивности.
Положение кросс-пика, соответствующеговзаимодействию 7α-Ме/16α в минорном конформере (В), показано с помощью овальнойпунктирной рамки. Мультиплетные структуры сигналов протонов в) – 11α и г) – 17βпоказаны при температурах 1) – +25 °С и 2) – +60 °С. На сигнале протона 11α пунктирнымилиниями показаны относительные изменения в его внутренних компонент.272К сожалению, в данном случае из-за перекрывания сигналов 12α и 12β в области 1.5 – 1.7м.д. и интенсивного пространственного взаимодействия 18/12β в конформере (А) невозможноопределить наличие (или отсутствие) кросс-пика 18/12α, который характерен для конформера(В). Несмотря на это, соотношение интегральных интенсивностей кросс-пиков 1/11α и 1/11β,которое составляет 3.8 : 1, однозначно свидетельствует о практически полном отсутствииконформера (В), так как оно в пределах погрешности измерений совпадает с их расчетным(ММ+) соотношением 3.75 : 1 для конформера (А), в котором r1-11α(MM+) = 2.15 Å и r1-11β(MM+) =2.68 Å.
Если предположить наличие в растворе даже 2% конформера (В), то по данным методаММ+ это должно приводить к уменьшению до 3.68 : 1 соотношения относительныхинтенсивностей кросс-пиков 1/11α и 1/11β (r1-11α(В) = 2.82 Å и r1-11β(В) = 2.20 Å), а не к егоувеличению, которое наблюдается в эксперименте.Перекрывание сигналов геминальных протонов 12α и 12β значительно осложняетинтерпретацию температурных изменений в мультиплетной структуре сигнала протона 11α(2.55 м.д.), который также как и в случае тетраена (29) был использован для подтвержденияконформационного равновесия (А)(В) в тетраене (30).
При увеличении температуры с 25до 60 °С регистрируется небольшое уменьшение наблюдаемого значения константы <3J11α-12β>и одновременное увеличение константы<3J11α-12α>. При этом сумма указанных константостается практически неизменной (Рис. 4-21в). Совершенно очевидно, что эти температурныеизменения вицинальных констант не связаны с изменением соотношения населенностейконформеров, а являются следствием увеличения в спиновой системе типа АВХ разницыхимических сдвигов АВ-протонов 12α и 12β, которое отражается на взаимном положениилиний сигнала Х-протона 11α.
В то же время отсутствие увеличения суммы констант (∑3J =<3J11α-12β> + <3J11α-12α>) при возрастании температуры, которое должно происходить благодаряповышению населенности менее термодинамически выгодного конформера (В), указывает наего практически полное отсутствие в растворе тетраена (30) для диапазона температур,близкого к комнатной. Этот вывод также подтверждается отсутствием температурнойзависимости констант 3J16α-17β и 3J16β-17β, которые с высокой точностью были измерены насигнале протона 17β при 4.90 м.д. (Рис. 4-21г).Таким образом, все приведенные выше результаты ЯМР-исследований 6-окса-14βаналога стероидных 1,3,5(10),8(9)-тетраенов (30) свидетельствуют о том, что в нем посравнению с тетраеном (29) равновесие между конформерами (А) и (В) практическиполностью смещено в сторону первого из них. Это, по-видимому, связано с появлениемдополнительных стерических взаимодействий между 17α-ОАс группой и ближайшими273протонами в α-области минорного конформера (В), которые приводят к значительномууменьшению его населенности в растворе.При исследовании D-гомо-14β-аналога 1,3,5(10),8(9)-тетраенов (32) было обнаруженоконформационное равновесие, связанное с одновременным изменением пространственногостроения колец С и D.
Отличительной особенностью спектра ЯМР 1Н этого тетраена (Рис. 412) является наличие хорошо наблюдаемых сигналов протонов 6α (2.42 м.д.) и 6β (2.95),мультиплетная структура которых содержит информацию (в виде констант 3J6α-7β и 3J6β-7β) дляопределения пространственного строения кольца B. Для анализа строения кольца Снаблюдается удобное взаимное расположение сигналов протонов фрагмента С11Н2-С12Н2.
В тоже время перекрывание в области 1.4 – 1.8 м.д. сигналов скалярносвязанных протонов 15α,16α, 16β и 17α, 17β приводит к необходимости использования дополнительных средств для ихидентификации и анализа мультиплетной структуры в виде данных, полученных из спектровHSQCnd, DQF-COSY, J-COSY, и/или привлечения результатов спектральной симуляции. Нарисунке 4-22 представлены основные спектральные доказательства существования тетраена(32) в растворе в виде конформационного равновесия (А)(В).Рис.
4-22. а) – Фрагменты спектра NOESY (τm = 0.5 с) тетраена (32) и б) – пространственнаяструктура двух его конформеров (А) и (В), на которых двойными стрелками показаныобнаруженные прямые межпротонные взаимодействия. Звездочкой () отмечены прямыевзаимодействия, происхождение которых связано с присутствием в растворе минорногоконформера (В). Цифрами указаны значения некоторых из межпротонных расстояний,которые наиболее сильно отличаются в этих конформерах.
На спектре пунктирнымипрямоугольниками отмечены пары кросс-пиков (1/11α, 1/11β и 4/6α, 4/6β), которыеиспользовались для оценки населенностей конформеров, а цифры сверху соответствуют ихотносительным интегральным интенсивностям.274Среди них особое место занимают результаты анализа спектра NOESY (Рис. 4-22а),полученного при комнатной температуре и соответствующего условию быстрого в шкалевремени ЯМР обмена. Прежде всего, на присутствие минорного конформера (В) указываетналичие в этом спектре достаточно интенсивных кросс-пиков 17аα/11α и 17аα/16α (на рис.
422а они отмечены звездочкой “”), соответствующих пространственным взаимодействиям в αобласти этого тетраена, которые характерны только для данного конформера. Согласнорасчетам (ММ+) соответствующие межпротонные расстояния в конформерах (А) и (В)составляют: r17аα-11α(А) = 4.8 Å, r17аα-11α(А) = 4.2 Å и r17аα-11α(В) = 2.1 Å, r17аα-11α(В) = 2.5 Å.Не менее показательны в данном отношении обнаруживаемые пространственныевзаимодействия в β-области молекулы между протонами метильной группы при атоме С13 ипротонами 15β и 17β, которые в основной конформации (А) являются экваториальными, а вконформации (В) – аксиальными, и во втором случае оказываются на расстоянии менее 3.0 Åк протонам 13β-метильной группы (Рис.
4-22б). Наконец, следует отметить интенсивныепространственные взаимодействия между протонами 7α-метильной группы и протонами 15α и16α кольца D, которые могут иметь место только в случае конформера (В) с экваториальнымрасположениемпервогоизэтихпротоновиаксиальнойориентациейвторого.Дополнительным подтверждением экваториального расположения в конформере (В) протона15α служат его пространственные взаимодействия с протонами 14β и 7β, для которыхсоответствующие кросс-пики оказываются в данном случае перекрывшимися между собой изза наложения сигналов этих протонов в области 2.10 – 2.25 м.д.Кромеперечисленныхвышепространственныхвзаимодействий,характерныхисключительно для конформера (В) тетраена (32), необходимо отметить не менее характерноезаниженное соотношение относительных интегральных интенсивностей кросс-пиков 1/11α и1/11β, которое равно 2.8 : 1 (на рисунке 4-22а эти кросс-пики отмечены пунктирнымипрямоугольниками).
Это соотношение на основании расчетных (ММ+) данных дляконформера (А) должно быть равным 4.6 : 1 (r1-11α(A) = 2.17 Å, r1-11β(A) = 2.79 Å), а дляконформера (В), в котором r1-11α(В) = 2.40 Å, r1-11β(В) = 2.48 Å, оно составляет только 1.2 : 1.Следовательно, заниженная относительно конформера (А) экспериментальная величина этогосоотношения является прямым следствием присутствия в растворе минорного конформера (В)и она была использована для оценки их населенностей РА и РВ с помощью расчетнойзависимости <S1-11β>/<S1-11α> = ƒ(РА, РВ), которая была получена с использованием формулы/16/ и приведенных выше значений расчетных расстояний r1-11α и r1-11β для конформеров (А) и(В).Врезультатебылоустановлено,чтоприкомнатнойтемпературе(23°С)экспериментальному соотношению относительных интегральных интенсивностей кросс-пиков2751/11α и 1/11β, равному 2.8 : 1, соответствует соотношение населенностей РА : РВ = 65 : 35.Сравнительно высокая населенность минорного конформера (В) позволяет расчитывать наспектральное разделение конформеров с помощью понижения температуры (рис.
4-23).Рис. 4-23 а) – Фрагменты спектров EXSY-NOESY (τm = 0.6 с) при -60 °С и ЯМР 1Н приразличных температурах тетраена (32). б) – Мультиплетная структура сигнала протона 11αпри температурах 1) – +60° С и 2) – -60 °С в спектре этого тетраена и ньюменовские проекциипо связи С11-С12 для его конформеров (А) и (В), на которых указаны расчетные (ММ+)значения торсионных углов, а в скобках приведены соответствующие расчетные значениявицинальных констант в Гц. в) и г) – мультиплетные структуры сигнала протона 17аα,соответственно, для конформеров (А) и (В) в условиях медленного (при -60 °С) и быстрого(при температурах от 23 до 60 °С) конформационного обмена.
На рисунке “в” показаныньюменовские проекции по связи С17-С17а для конформеров (А) и (В), на которых указанырасчетные (ММ+) значения торсионных углов и приведены (в скобках) соответствующиерасчетные значения вицинальных констант в Гц.На рисунке 4-23а приведены фрагменты спектра ЯМР 1Н тетраена (32), полученные приварьировании температуры от 23 °С до – 60 °С, а также соответствующие фрагменты его276фазочувствительного спектра EXSY-NOESY при температуре -60 °С, на которых показанытолько синфазные с диагональными обменные кросс-пики. Эти динамические спектры ЯМРдают однозначное подтверждение существования в тетраене (32) конформационного обмена(А)(В) и возможность прямой оценки соотношения населенностей конформеров РА : РВ,которое в условиях медленного обмена при -60 °С составляет 84 : 16 (см.
рис. 4-23в). Крометого, для протонов 1, 17аα, а также для протонов метильных групп в положениях 7α и 13β вэтих условиях имеется возможность определения химических сдвигов для каждого изконформеров: δ1(А) = 7.17 м.д., δ1(В) = 7.03 м.д.; δ17aα(А) = 4.69 м.д., δ17aα(В) = 4.95 м.д.; δ7α-Me(А) =0.92 м.д., δ7α-Me(В) = 0.80 м.д.; δ18(А) = 0.81 м.д., δ18(В) = 1.08 м.д. Температура коалесценции (Тс)для этих сигналов находится в пределах -30 – -40 °С, что свидетельствует о большей величинеэнергетического барьера конформационного равновесия в D-гомо-14β аналоге (32) посравнению с рассмотренным выше 14β-аналогом 1,3,5(10),8-тетранов (29), имеющего 5членное кольцо D и для которого температура коалесценции была около -60 °С.На рисунке 4-23в хорошо видно различие в мультиплетной структуре сигнала протона17аα, который в основной конформации (А) находится в экваториальной ориентации и имеетблизкие по величине скалярные взаимодействия с вицинальными протонами 17α (3J17aα-17α(А) ≈2.5 Гц) и 17β (3J17aα-17β(А) ≈ 2.5 Гц), которые в свою очередь приводят к его псевдотриплетноймультиплетной структуре (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
