Диссертация (1145465), страница 59
Текст из файла (страница 59)
сигнал справа). В минорном конформере (В) этот же протоноказывается в аксиальной ориентации, что подтверждают значения констант 3J17aα-17α(В) = 4.0Гц и 3J17aα-17β(В) = 10.8 Гц. При этом для конформера (В) следует отметить достаточно хорошееколичественное совпадение экспериментальных значений этих констант с их расчетнымизначениями: 4.19 и 11.08 Гц, соответственно, приведенными (в скобках) на ньюменовскойпроекции по связи С17-С17а. Однако, для конформера (А) расчетное значение для 3J17aα-17β(А)(3.32 Гц) более чем на 0.8 Гц превышает ее экспериментальную величину, что являетсяследствием невозможности спектрального разделения центральной компоненты триплетногосигнала протона 17аα(А). Следовательно, учитывая, что расстояние между крайнимикомпонентами этого сигнала, соответствующее сумме вицинальных констант, составляет 5.0Гц, можно предположить, что приведенные выше одинаковые значения 2.5 Гц дляэкспериментальных констант3J17aα-17α(А) и3J17aα-17β(А) являются примерно на 0.3 Гц,соответственно, завышенными и заниженными по сравнению с их действительнымизначениями, которые с точностью ~ ±0.1 Гц составляют 3J17aα-17α(А) = 2.2 и 3J17aα-17β(А) = 2.8 Гц.Полученные в условиях медленного в шкале времени ЯМР обмена экспериментальныезначения констант 3J17aα-17α и 3J17aα-17β для каждого из конформеров позволяют сделать277независимую оценку соотношения их населенностей в условиях быстрого обмена, которыйдля сигнала протона 17аα наблюдается при температурах выше +10 °С.
Например, притемпературе 23 °С эти константы, измеренные с точностью не хуже ±0.02 Гц, составляют,соответственно, 2.98 и 4.96 Гц (Рис. 4-23г). Следовательно, населенность минорногоконформера(В),вычисленнаянаоснованииусредненнойконстанты<3J17aα-17α>ииспользовании ее экспериментальных значений для конформеров (А) и (В), оказываетсяравной 43%, а при использовании расчетных данных только 32%. В то же время аналогичныевеличины населенности РВ, полученные на основании константы <3J17aα-17β>, составляют,соответственно, 27% и 21%.
Совершенно очевидно, что основной причиной стользначительного расхождения значений для населенности РВ, полученных из анализа величиннаблюдаемых на сигнале протона 17аα констант <3J17aα-17α> и <3J17aα-17β> являются эффектысильносвязанности протонов 17α и 17β. В пользу этого утверждения достаточно убедительносвидетельствует практическое отсутствие изменений относительного положения внутреннихкомпонент дублет-дублетного сигнала протона 17аα с повышением температуры (Рис. 4-23г),а также явное различие в их ширине (∆ν1/2) при разных температурах. Поскольку в спиновыхсистемах типа АВХ внутренние компоненты спина Х из-за сильносвязанности спинов А и Воказываются сближенными, то результаты оценки населенности РВ, полученные на основанииконстанты <3J17aα-17α> являются завышенными по сравнению с ее действительным значением.Следовательно, изучение мультиплетной структуры сигнала протона 17аα дает возможностьлишь для качественной оценки населенности конформера (В).
Следует отметить, что болееточная оценка населенности РВ в данном случае может быть получена на основе измерениясуммы констант <3J17aα-17α> + <3J17aα-17β>, которая при 23 °С равна 7.94 Гц и не зависит отуказанных эффектов сильносвязанности. При использовании экспериментальных значенийдля суммы констант в конформерах (А) и (В) 3J17aα-17α(А) + 3J17aα-17β(А) = 5.0 Гц и 3J17aα-17α(В) +3J17aα-17β(В) = 14.8 Гц населенность минорного конформера (В) при 23 °С составляет 30.0 % иона увеличивается до 30.7 % (<3J17aα-17α> + <3J17aα-17β> = 8.01 Гц) при увеличении температурыдо 60 °С.
Аналогичные значения РВ, полученные с использованием расчетных значений суммконстант для конформеров (А) и (В), оказываются значительно меньше и составляют 23.1 % и23.8 %. Таким образом, согласно представленным данным при увеличении температуры от 60 °С до +60 °С в растворе тетраена (32) происходит увеличение доли его минорногоконформера (В) с 16 % до 30.7 %.Независимая оценка населенностей конформеров (А) и (В) тетраена (32) была проведенатакже с помощью измерения скалярных констант 3J11α-12α и 3J11α-12β на сигнале протона 11α,278который, как и сигнал протона 17аα, находится в открытой области спектра, но по сравнениюс ним обладает важным преимуществом, заключающимся в отсутствии эффектовсильносвязанности, по крайней мере, в отношении геминальной и вицинальных констант.
Нарисунке 4-23б показано изменение мультиплетной структуры этого сигнала при понижениитемпературы от +60 до -60 °С, которое отражает смещение конформационного равновесия (А)(В) в сторону повышения населенности термодинамически более устойчивого конформера(А). При этом наблюдается уменьшение величины константы <3J11α-12β> и сравнительнонебольшое увеличение константы<3J11α-12α>, что находится в полном соответствии сразличием их расчетных значений для конформеров (А) и (В), которые указанынасоответствующих ньюменовских проекциях по связи С11-С12 (см. значения в скобках, Гц).Следует отметить, что представленный на рисунке 4-23б сигнал протона 11α при -60 °С (2)принадлежит доминирующему конформеру (А), поскольку температура коалесценции дляэтого сигнала из-за малой разницы его химических сдвигов для конформеров (А) и (В)составляет около -50 °С.
Следствием этого является наличие на представленном сигналепротона 11α(А) остаточного обменного уширения и невозможность обнаружения и тем болееопределения мультиплетной структуры более уширенного сигнала этого же протона,находящегося в конформации (В). Поэтому для оценки населенностей РА и РВ притемпературе 23 °С в данном случае могут быть использованы только расчетные значенияконстант 3J11α-12α и 3J11α-12β для конформеров (А) и (В): 3J11α-12α(А) = 7.56 Гц, 3J11α-12β(А) = 0.7 Гц и3J11α-12α(В) = 5.31 Гц,3J11α-12β(В) = 12.85 Гц.
Тогда наблюдаемому при этой температурезначению константы <3J11α-12α> = 6.84 Гц соответствует населенность РВ = 32 %, а прииспользовании константы <3J11α-12β> = 3.66 Гц получаем заниженную оценку величины РВ,равную 24.4 %. При температуре +60 °С (<3J11α-12β> = 3.75 Гц) она повышается до 25.1 %.Совершенно очевидно, что основной причиной достаточно большогорасхожденияполученных результатов является сравнительно невысокая точность расчетных значенийвицинальных констант, погрешность которых может достигать ±1.0 Гц. Особенночувствительными к этому оказываются результаты, полученные на основе измеренияконстанты 3J11α-12α, расчетный диапазон изменения которой при переходе от конформации (А)к (В) составляет всего 2.25 Гц. Поэтому результаты оценки населенности РВ, полученные наосновании константы 3J11α-12β, имеющей значительно более широкий диапазон изменения(12.15 Гц), следует считать более точными.
В этом случае даже небольшая ошибка вопределении значений расчетных констант 3J11α-12β(А) и 3J11α-12β(В) может повлиять на конечныйрезультат. Например, если предположить, что действительные значения этих констант,279соответственно, на 0.3 и на 0.85 Гц меньше их расчетных значений, то населенностьминорного конформера (В) при 23 °С оказывается равной не 24.4 %, а 28.1 %.Наряду с вицинальными константами, для оценки соотношения населенностейконформеров РА : РВ в растворе тетраена (32) были использованы наблюдаемые при 23 °Свеличины химических сдвигов <δ17аα> = 4.817 м.д.
и <δ18> = 0.918 м.д., а также ихэкспериментальные значения для конформеров (А) и (В), полученные при -60 °С (δ17aα(А) =4.697 м.д., δ17aα(В) = 4.956 м.д.; δ18(А) = 0.811 м.д., δ18(В) = 1.08 м.д.). При использовании в этихрасчетах значений δ17аα населенность минорного конформера (В) при комнатной температуреоказывается явно завышенной по сравнению с результатами оценок с помощью ЯЭО ивицинальных констант: РВ = 46.3 %, а при использовании значений δ18 она оказываетсянесколько меньше – 39.5 %, но также завышенной по отношению к другим данным.
Этозавышение связано с дополнительным температурным дрейфом сигналов протонов 17аα и 18,который при повышении температуры носит высокочастотный характер (Рис. 4-24) иприводит к дополнительному увеличению усредненных быстрым обменом химическихсдвигов <δ17аα> и <δ18>.Рис. 4-24.
Зависимости химических сдвигов сигналов протонов 17аα и 18 от обратнойтемпературы δ = ƒ(1/T) в спектре ЯМР тетраена (32) в области медленного и быстрогоконформационного обмена. Пунктирными стрелками показана линейная аппроксимацияданных для медленного обмена в высокотемпературную область, соответствующую быстромуобмену. Цифрами указаны результаты оценки населенности минорного конформера (В) прикомнатной температуре (●) без коррекции и с коррекцией температурного дрейфа сигналов.Данное утверждение основано на экспериментальной температурной зависимостихимических сдвигов сигналов 17аα(А), 17аα(В) и 18(А), 18(В), которая наблюдается в условияхмедленного обмена. При увеличении температуры от -60 °С до -40 °С эти пары сигналов,принадлежащие конформерам (А) и (В), синхронно смещаются в высокочастотную область280спектра на 0.013 м.д. (3.9 Гц) и 0.003 м.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
