Диссертация (1145465), страница 60
Текст из файла (страница 60)
(0.9 Гц), соответственно. Поэтому для оценки иустранения вклада температурного дрейфа в значения усредненных химических сдвигов<δ17аα> и <δ18> при 23 °С для каждого из четырех рассматриваемых сигналов были построенытемпературные зависимости δi = ƒ(1/T) в области -60 °С – -40 °С, которые затем былиаппроксимированы в область положительных температур. Это дало возможность с болеевысокой точностью оценить вклад температурного дрейфа в значения <δ17аα> и <δ18> при 23°С. После процедуры корректировки оценка населенности РВ на основе значения <δ17аα>составила 29.5 %, а на основе <δ18> – 32.9 % (Рис. 4-24). Эти результаты значительно лучшесогласуются между собой и с соответствующими данными, полученными с помощьюизмерения вицинальных констант и ЯЭО. При этом, учитывая меньший температурный дрейфсигнала протонов метильной группы 18 по сравнению с дрейфом сигнала протона 17аα можнопредполагать, что значение населенности РВ = 32.9 %, полученное на основании химическогосдвига протонов 18 при температуре 23 °С, более точно, чем <δ17аα>, отражает действительноесоотношение конформеров (А) и (В) в растворе тетраена (32).
Следовательно, химическийсдвиг этого сигнала должен быть более удобным для определения термодинамическихпараметров рассматриваемого равновесия с помощью зависимости lnK =ƒ(1/T), если для всехэтих данных будет проведена аналогичная коррекция температурного дрейфа. Для этого былоиспользовано эмпирическое соотношение: δ18 = 0.866 – 0.0108(1/T), полученное в результателинейной аппроксимации экспериментальных значений δ18(А) при низких температурах, изначение разности химических сдвигов ∆δ18 = δ18(В) - δ18(А) = 0.269 м.д., которое втемпературноминтервале-60–+60°Спредположительноостаетсянеизменным.Аналогичным образом была проведена коррекция температурного дрейфа химического сдвигаи для <δ17aα>: δ17aα = 4.861 – 0.035(1/T), ∆δ17aα = δ17aα(В) - δ17aα(А) = 0.259 м.д.
В результате былиполучены (Рис. 4-25а) следующие оценки значений термодинамических параметров:на основе δ18:∆H = (1.53 ± 0.04) ккал/моль, ∆S = (3.8 ± 0.1) кал.град.-1моль-1,∆Е(293) = (0.42 ± 0.04) ккал/моль;на основе δ17aα: ∆H = (1.25 ± 0.01) ккал/моль, ∆S = (2.40 ± 0.02) кал.град.-1моль-1,∆Е(293) = (0.55 ± 0.01) ккал/моль.Для сравнения на рисунке 4-25б показана также зависимость lnK =ƒ(1/T), полученная врезультате использования температурной зависимости вицинальной константы3J11α-12β,измеренной на сигнале протона 11α (Рис. 4-23б). Поскольку экспериментальные значения 3J11α12β(А)и 3J11α-12β(В) в условиях медленного обмена (-60 °С) по указанным выше причинам немогутбытьопределены,тодляполучениянаилучшейлинейнойкорреляцииэкспериментальных данных во всем температурном интервале проводилась оптимизация281расчетных значений этих констант, а также экспериментального значения населенности РВпри -60 °С в пределах погрешности интегрирования сигналов протонов 17аα(А) и 17аα(В) (Рис.4-23в), которая в данных условиях обычно не превышала ±2% от их абсолютного значения.Рис.
4-25. Экспериментальные зависимости lnK = ƒ(1/T), полученные для тетраена (32) a) – наоснове измерения химических сдвигов сигналов протонов 1) – 18 и 2) – 17аα и б) – на основеизмерения константы 3J11α-12β при варьировании населенности минорного конформера (В) от15 до 18 % и фиксированных значениях 3J11α-12β(А) = 0.9 Гц и 3J11α-12β(В) = 11.1 Гц. В рамкахприведены параметры линейной зависимости y = A + Bx.В результате такой дополнительной оптимизации наилучшая линейная корреляция (r = 0.9993, sd = 0.009) зависимости lnK =ƒ(T-1) достигается при значениях 3J11α-12β(А) = 0.9 Гц, 3J11α12β(В)= 11.1 Гц и РВ = 17 % (при -60 ºС).
В этом случае термодинамические параметрысоставляют: ∆H = (0.87 ± 0.02) ккал/моль, ∆S = (0.93 ± 0.02) кал.град.-1моль-1 и ∆Е(293) = (0.60± 0.02) ккал/моль.Таким образом, значения ∆Н и ∆S для конформационного обмена (А)(В) в растворететраена (32), полученные с использованием вицинальной константы 3J11α-12β, отличаются отполученных в результате использования химических сдвигов δ18 и δ17aα. Причинами такихразличий, которые превышают точность определения ∆Н и ∆S в каждом конкретном случае,могут являться как некорректность использования линейной аппроксимации температурногодрейфа химических сдвигов из области низких температур -60 – -40 °С, в которой длясигналов протонов 18 и 17аα выполняются условия медленного обмена, в область высокихтемператур -10 – +60 °С, где выполняются условия быстрого обмена, так и возможностьсуществования в растворе третьего конформера (С), который не может быть обнаружен притемпературе -60 °С из-за его низкой населенности и/или из-за более высокой скоростисоответствующего конформационного обмена по сравнению с обменом (А)(В).Независимо от того, какая из этих причин реализуется в действительности, каждая из них в282той или иной мере способна приводить к искажению результатов оценок термодинамическихпараметров ∆Н и ∆S, получаемых на основе измерения химических сдвигов.
Это даетоснование предполагать, что оценка значений ∆Н и ∆S на основе измерения константы 3J11α-12βнаходится в более точном соответствии с их действительными величинами.Для проверки предположения о возможности существования тетраена (32) в растворе ввиде еще одной конформации (С) были изучены пространственные взаимодействия (ЯЭО)между протоном 4 и протонами 6α и 6β, а также скалярные взаимодействия 6α/7β и 6β/7β. Вспектре NOESY на рисунке 4-22а приведены относительные интегральные интенсивностикросс-пиков 4/6α и 4/6β, которые соотносятся между собой как 4.1 : 1.0.
Поскольку этоэкспериментальное соотношение заметно отличается от его расчетного (MM+) значения 5.8 :1.0 (r4-6α(A) = r4-6α(B) = 2.345 Å, r4-6β(A) = 3.132 Å, r4-6β(B) = 3.171 Å), то причиной такого различияможет служить присутствие в растворе конформера (С), образующегося из конформера (А) врезультате изменения конформации кольца В, связанного с переходом 7α-метильной группы впсевдоэкваториальное положение, а протона 6α ‒ в псевдоаксиальное. При этом дляконформере (С) расчетные (ММ+) расстояния составляют:r4-6α(С) = 3.114 Å, r4-6β(С) = 2.323 Å,что в условиях быстрого обмена приводит к наблюдаемому снижению соотношения кросспиков 4/6α и 4/6β в спектре NOESY.
Кроме того, о наличии конформера (С), который показанна рисунке 4-26б, свидетельствует присутствие в этом же спектре достаточно интенсивногокросс-пика между сигналами протонов 7α-метильной группы и сигналом протона 6β (нарисунке 4-22а кросс-пик 6β/7α-Me отмечен двумя звездочками – “**”), что возможно толькопри псевдоэкваториальной ориентации этой метильной группы.Сравнение расчетных и экспериментальных относительных интенсивностей кросс-пиков4/6α и 4/6β в спектре NOESY позволяет оценить населенность конформера (С) в растворететраена (32) при комнатной температуре: PC = 6.3 %. Следовательно, при определениитермодинамических параметров конформационного равновесия (А)(В) необходимодополнительно учитывать тот факт, что часть времени эта молекула находится в форме (С) инаселенность конформера (А) оказывается несколько меньше, чем та, которая использоваласьпри получении зависимости lnKAB = ƒ(1/T), представленной на рисунке 4-25.
Поэтому дляучета вклада второго равновесия (А)(С), при котором, согласно расчетам (ММ+), непроисходит никаких существенных изменений геометрических параметров молекулы вобласти колец С и D, наиболее удобной характеристикой является вицинальная константа 3J6α7β.Ее величина была определена в температурном интервале -20 – +60 °С с использованиемдублет-дублетного сигнала протона 6α (Рис. 4-26в), который при температуре 23 °С находитсяпри 2.42 м.д.
и не перекрывается другими сигналами. При повышении температуры на 80 °С в283условиях быстрого трехпозиционного обмена (С)(А)(В) наблюдается увеличениеконстанты <3J6α-7β> с 2.92 до 3.52 Гц.Рис. 4-26 а) – Ньюменовские проекции по связи С6-С7 для конформеров (А), (В) и (С)тетраена (32). Цифрами указаны значения расчетных (ММ+) торсионных углов исоответствующих вицинальных констант (в скобках, Гц).
б) – Пространственная структураконформера (С), на которой указаны расчетные значения некоторых межпротонныхрасстояний. в) – Температурные зависимости мультиплетной структуры сигнала протона 6α,3константыJ6α-7β и lnK, где константа равновесия КАС рассчитана в приближениидвухпозиционного обмена.
г) – Экспериментальные зависимости lnKАВ = ƒ(1/T) и lnKАС =ƒ(1/T), полученные в приближении трехпозиционного обмена. В рамках приведены параметрылинейной зависимости y = A + Bx.Поскольку расчетные значения констант 3J6α-7β(А) = 2.57 Гц и 3J6α-7β(В) = 2.20 Гц (рис. 426а) в пределах погрешности их определения с помощью карплусовской зависимостисовпадают между собой, а населенность конформера (А) в указанном температурноминтервале превышает населенность конформера (В), то при оценке в каждой температурнойточке значений населенности конформера (С) с помощью константы <3J6α-7β> были284использованы ее расчетные значения 3J6α-7β(А) = 2.57 Гц и 3J6α-7β(С) = 12.79 Гц, соответствующиетолько конформерам (А) и (С).В этом случае термодинамические параметры ∆Н = (2.25 ± 0.04) ккал./моль и ∆S = (2.2 ±0.2) кал./град.моль, полученные на основании зависимости lnK = ƒ(103/T), которая показана нарисунке 4-26в, соответствуют равновесию между суммой конформеров [(А) + (В)] иконформером (С).
Таким образом, учитывая температурные зависимости соотношениянаселенностей конформеров Р(А+С) : PB, полученных при изучении первого конформационногоравновесия (А)(В) с помощью константы <3J11α-12β> (Рис. 4-25б), и соотношениянаселенностей Р(А+В) : PС, полученных при изучении второго конформационного равновесия(А)(С) на основании константы <3J6α-7β> (Рис. 4-26в), были определены соотношениянаселенностей РА : PB : PC для каждой температуры и получены (Рис.
4-26г)термодинамические параметры в приближении трехпозиционного равновесия тетраена (32) врастворе:для равновесия (А)(В):∆HAB = (1.01 ± 0.02) ккал/моль,∆SAB = (1.59 ± 0.04) кал/град. моль,∆ЕАВ(293) = (0.54 ± 0.02) ккал/моль;для равновесия (А)(С):∆HAC = (2.66 ± 0.04) ккал/моль,∆SAC = (4.3 ± 0.2) кал/град. моль,∆ЕАВ(293) = (1.40 ± 0.04) ккал/моль.Следует отметить, что сопоставление полученных результатов (∆НАВ, ∆SАВ) дляравновесия (А)(В) с аналогичными данными, полученными (Рис. 4-25) на основаниитемпературных зависимостей химических сдвигов (∆Нδ, ∆Sδ) и константы 3J11α-12β (∆НJ, ∆SJ),свидетельствует о том, что первые из них оказываются завышенными по отношению кдействительным значениям ∆НАВ и ∆SАВ, а вторые, наоборот, заниженными: ∆Нδ > ∆НАВ >∆НJ, ∆Sδ > ∆SАВ > ∆SJ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
