Диссертация (1145465), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Следовательно, существенное несовпадение (т.е. выходящее за пределыпогрешностей измерения) термодинамических параметров, полученных разными способами врамкахдвухпозиционноймоделиконформационногообмена(А)дополнительный критерий для обоснования более сложного его характера: (C)(В),(A)дает(B).Кроме того, результаты оценки термодинамических параметров для второгоконформационного равновесия (А)(С), которые получены в температурном интервале -20– +60 °С в условиях быстрого в шкале времени ЯМР обмена,дают возможность дляопределения населенности конформера (С) при более низкой температуре -60 °С,285соответствующей условиям медленного обмена между конформерами (А) и (В).
На рисунке 426г с помощью пунктирной стрелки показана линейная аппроксимация зависимости lnКАС =ƒ(1/T) в область низких температур, которая позволяет утверждать, что при температуре -60°С населенность РС составляет всего 1.3 %. Следовательно, даже предполагая реализацию приэтой температуре условий медленного обмена для равновесия (А)(С), спектральное(С)обнаружение сигнала протона 17аα , соответствующего конформеру (С) и имеющего,очевидно, такую же триплетную структуру, как и сигнал этого протона (Рис. 4-24в) дляконформера (А), является крайне затруднительным.
Учитывая же, что это конформационноеравновесие связано с инверсией только кольца В, а пространственная структура колец С и Dсохраняется практически неизменной, динамическое разделение сигналов протона 17аα вконформациях (А) и (С) должно наблюдаться при более низких температурах, при которых,согласно расчетам, населенность РС будет меньше 1%.Для оценки свободных энергий активации конформационного обмена (А)(В)тетраена (32) была использована температура коалесценции (Тс) сигнала протона 17аα,которая составляет (238 ± 5) °K (Рис.
4-23а). Для этой температуры были предварительноопределены следующие значения параметров: ∆ν = 77.7 Гц, РА = 0.79, РВ = 0.21, ∆Р = РА – РВ =0.58, log(X/2π(1 + ∆P) = -0.62, log(X/2π(1 - ∆P) = -0.04, где Х – 2π∆ντ (1/τ = 1/τA + 1/τB). Врезультате было получено:∆GA≠(238) = (12.0 ± 0.2) ккал/моль,4.1.3.∆GB≠(238) = (11.4 ± 0.3) ккал/моль.Модифицированные аналоги эстра-1,3,5(10),8(14)-тетраеновИсследование с помощью спектроскопии ЯМР пространственного строения 9α- и 9β-модифицированных аналогов эстра-1,3,5(10),8(14)-тетраенов было проведено на примерахизучения, соответственно, соединений (33), (35) [360] и (34).Характерные особенности взаимного расположения сигналов алифатических протонов вспектрах ЯМР 1Н тетраенов (33) показаны на рисунке 4-27, а тетраенов (34), (35) ‒ на рисунке4-28.286Рис.
4-27. Фрагменты а) – алифатической области спектров ЯМР 1Н тетраенов (33) и б) –области поглощения протонов 17α, 11α и 11β (слева). Справа показана мультиплетнаяструктура сигнала псевдоаксиального протона 11α тетраена (33в), свидетельствующая о егодальних скалярных взаимодействиях с протонами 9α, 15α и 15β. Химических сдвиги ядер 1Н и13С этих стероидов приведены в таблицах П4-5 и П4-6приложения П4. Они были установлены с использованием корреляционных спектров COSY,COSY-DQF, J-COSY, NOESY, НOESY, HSQC, HSQCnd, COLOC и INADEQUATE.Рис.
4-28. Фрагменты алифатической области спектров ЯМР 1Н тетраенов (34) и (35). Спомощью линий показаны относительные изменения в положениях некоторых из сигналов.287При доказательстве принадлежности стероидов (33) – (35) к аналогам эстра1,3,5(10),8(14)-тетраенов, прежде всего, следует обратить внимание на присутствие в спектрахЯМР 1Н этих молекул (за исключением тетраена (35а), имеющего в положении 1 метильнуюгруппу) дублетного расщепления сигнала ароматического протона 1, связанного дальнимскалярным взаимодействием с протоном 9, которое отсутствует в спектрах 1,3,5(10),8(9)аналогов тетраенов (26) – (32).
Другим свидетельством отсутствия двойной связи С8=С9 втетраенах (33) – (35) может служить наличие сравнительно небольшой (-13.4 Гц) геминальнойконстанты 2J11α-11β , которая в случае 1,3,5(10),8(9)-тетраенов превышает -17 Гц.Доказательство пространственной (α или β) ориентации протона 9 связано с наличиемилиотсутствиемпространственныхвзаимодействийэтогопротонаспротонами,находящимися в α- или β-области изучаемых молекул. Так например, в спектре NOESYтетраена (34), который был идентифицирован как 9β-аналог 1,3,5(10),8(14)-тетраенов,наблюдаются (Рис. 4-29а) кросс-пики 9β/12β, 9β/11β и 9β/18а, однозначно свидетельствующиео β-ориентации протона при атоме С9, занимающего в кольце С псевдоаксиальное положение.Рис.
4-29. а) – Фрагменты спектра NOESY (τm = 0.5 с) тетраена (34) и б) – егопространственная структура, на которой двойными стрелками указаны обнаруженные прямыемежпротонные взаимодействия (ЯЭО). В спектре пунктирными прямоугольникамиобозначены кросс-пики 1/9β, 1/11β и 1/11α,а цифрами указаны их относительныеинтегральные интенсивности.288Эти и другие обнаруженные пространственные взаимодействия показаны с помощьюстрелок на рисунке 4-29б. Среди них наиболее важными с точки зрения доказательствапространственного строения 9β-тетраена (34) являются взаимодействия в α-области молекулымежду аксиальными протонами 17аα и 11α, находящимися в смежных кольцах С и D, а такжемежду аксиальными протонами 17аα и 16α, находящимися в кольце D.
Первое из этихвзаимодействий свидетельствует о конформации кольца С, в котором протоны 11α и 12βзанимают псевдоаксиальное положение, а второе – о кресловидной конформации кольца D, вкотором аксиальными являются протоны 17аα, 17β, 16α и 15β. О конформации кольца В, вкотором7α-метильнаягруппаявляетсяпсевдоаксиальной,свидетельствуютеепространственные взаимодействия с протонами 15α и 16α, а также наличие в спектре NOESYкросс-пика 7β/15α. Следует отметить, что представленная на рисунке 4-29б расчетная (ММ+)конформация тетраена (34) достаточно хорошо соответствует спектральным данным не толькона качественном, но и на количественном уровне.
Особенно хорошо это соответствиеподтверждается при сопоставлении между собой расчетных расстояний r1-11β = 2.12 Å, r1-11α =3.08 Å, r1-9β = 3.27 Å и интегральных интенсивностей соответствующих кросс-пиков (Рис. 429а), соотношение между которыми составляет, соответственно, 1.0 : 0.14 : 0.08. При выборе вкачестве эталонного расстояния между протонами 1 и 11β (2.12 Å) и использованиианизотропной модели расчета (D║/D┴ = 4.4) экспериментальные значения расстояний r1-11α и r19βсоставляют, соответственно, 2.97 и 3.23 Å.Различия в пространственной ориентации метинового протона при атоме С9 в 9β- и 9α-аналогах эстра-1,3,5(10),8(14)-тетраенов отражаются также и на величине дальней скалярнойконстанты4J1-9, которая в для 9β-аналога (34) составляет 1.46 Гц, а для 9α-аналогов1,3,5(10),8(14)-тетраенов (33) и (35) оказывается на ~0.3 Гц меньше (например, 4J1-9α(33в) = 1.16Гц).
Это свидетельствует о более ортогональной ориентации связи С9-Нβ по отношению кплоскости ароматического кольца А в тетраене (34) по сравнению с ориентацией связи С9-Нα втетраенах (33) и (35), что подтверждается как результатами оптимизации геометрии этихмолекул (согласно данным метода ММ+ торсионный угол Н9β-С9-С10-С1 в тетраене (34)18составляет 87°, а угол Н9α-С9-С10-С1 в тетраене (33в) составляет -77.3°), так и небольшимразличием (в пределах 0.2 – 0.3 м.д.) химических сдвигов протона 9: δ9β(34) < δ9α(33), δ9α(35).Для тетраенов (33) и (35) в спектрах NOESY обнаруживаются характерные для 9αаналогов тетраенов кросс-пики 9α/7α и 9α/12α между сигналами псевдоаксиальных протонов18 - данные для энергетически более выгодного конформера (А) с транс-ориентацией этильной группы при атомеС13 (Рис.
4-29б); для минорного цис-конформера (В) этот угол составляет 74.2° (подробнее о конформерах (А) и (В)см. ниже).2897α, 9α и 12α. В качестве примера на рисунке 4-30а приведены фрагменты спектра NOESY длятетраена (33в), на которых хорошо видны эти и другие наиболее важные в структурномотношении кросс-пики, свидетельствующие о пространственных взаимодействиях протонов вэтом стероиде, которые показаны стрелками на ее пространственной структуре (Рис. 4-30б).Рис. 4-30. а) – Фрагменты спектра NOESY (τm = 0.5 с) тетраена (33в) и б) – егопространственная структура, на которой стрелками указаны обнаруженные (ЯЭО).Для 9α-аналогов 1,3,5(10),8(14)-тетраенов (33) и (35) характерно также наличиедальних скалярных взаимодействий между протонами 7α, 9α, 15α и 15β, которые обусловленыналичием двойной связи С8=С14.
Эти взаимодействия хорошо видны в спектрах ЯМР 1Н в видедополнительного уширения линий мультиплетных сигналов указанных протонов (Рис. 4-27 и4-28), а в спектрах COSY-DQF наблюдаются соответствующие слабые кросс-пики,относительная интенсивность которых может быть использована для оценки величин дальнихконстант 4,5JH-H. Для наглядности на рисунке 4-27б (справа) показана мультиплетная структурасигнала протона 7α в спектре тетраена (33в), которая свидетельствует о том, что наряду сгеминальным взаимодействием (2J7α-7β = -11.6 Гц) этот протон имеет еще три слабыхскалярных взаимодействия с протонами 9α (4J7α-9α = 1.0 Гц), 15α (5J7α-15α = 1.0 Гц) и 15β (5J7α-15β= 1.6 Гц). Приведенные в скобках значения констант в данном случае получены из анализамультиплетной структуры сигнала протона 7α, а их идентификация проведена с учетомамплитудных интенсивностей (S) соответствующих кросс-пиков в фазочувствительномспектре COSY-DQF (S7α/9α ≈ S7α/15α < S7α/15β).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
