Диссертация (1145465), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Наконец,отличительным признаком присутствия конформера (В) могло бы служить соотношениеинтенсивностей кросс-пиков 1-Ме/11α и 1-Ме/11β, которое в этом случае должно быть почтиодинаковым (r1-Ме–11α(B) = 2.12 Å, r1-Ме–11β(B) = 2.08 Å)19, тогда как в конформере (А) этосоотношение существенно отличается: r1-Ме–11α(А) = 2.2 Å, r1-Ме–11β(B) = 3.1 Å. Однако, из-заперекрывания сигнала протона 11α (2.38 м.д.) и синглетного сигнала протонов метильнойгруппы в положении 1 (2.36 м.д.) экспериментальное определение данного соотношенияинтенсивностей оказывается невозможным.Идентификация сигналов протонов кольца С тетраена (35a) достаточно проста,поскольку сигналы двух аксиальных протонов 11β (1.37 м.д.) и 12α (1.63 м.д.) находятся воткрытой области этого спектра и имеют индивидуальную мультиплетную структуру.Положение первого из них может быть установлено, например, по интенсивному кросс-пику18/11β в спектре NOESY, а второго – на основании кросс-пика 18/12α в спектре COSY-DQF.Положение сигналов соответствующих экваториальных протонов 11α (2.38 м.д.) и 12β (1.78 19- приведены расчетные (ММ+) значения, соответствующие расстояниям до ближайших протонов метильнойгруппы в положении 1 (Рис.
4-32г).294м.д.) легко определяется либо на основании интенсивных кросс-пиков 11β/11α и 12α/12β вспектре NOESY, либо на основании скалярных взаимодействий между геминальнымипротонами с помощью анализа противофазной мультиплетной структуры кросс-пиков 11β/11αи 12α/12β в спектре COSY-DQF. Дополнительным подтверждением правильности сделанныхотнесенийслужатскалярныевзаимодействия11α/9α,11β/9αипространственныевзаимодействия 9α/11α, 9α/12α, 11β/12β, 11α/12α и 11α/12β, обнаруживаемые, соответственно,в спектрах COSY-DQF (Рис.
4-32а) и NOESY (Рис. 4-32б).Необходимо отметить, что наряду с интенсивными кросс-пиками, соответствующимискалярным взаимодействиям между геминальными и вицинальными протонами, в спектреCOSY-DQF наблюдаются значительно более слабые кросс-пики (на рисунке 4-32а ониобведеныовальнымипрямоугольниками),соответствующиедальнимскалярным5взаимодействиям через 5 связей ( JH-H) между протонами 6α, 6β и 9α, 15α, 15β и 9α, 15α, 15β и7α, а также между протонами 9α и 7α. Все обнаруженные дальние взаимодействия находятся вполном соответствии со сделанными отнесениями сигналов и приводят к их заметномууширению (см. сигналы протонов 9α и 7α на рисунке 4-28).При интерпретации данных спектра NOESY (Рис. 4-32б) тетраена (35a) особоевнимание было уделено объяснению наблюдаемого соотношения интенсивностей кросс-пиков9α/7α и 9α/12α, которое равно 1 : 2.8. Оно крайне плохо соответствует расчетным (ММ+)значениям межпротонных расстояний r9α-7α(А) = 2.72 Å и r9α-12α(А) = 2.62 Å в доминирующемконформере (А), так как в этом случае расчетное соотношение интенсивностей этих кросспиков должно составлять 1 : 1.25.
Поскольку в качестве одной из возможных причиннесоответствия расчетных и экспериментальных данных может быть присутствие в раствореконформера (В), в котором r9α-7α(В) = 3.38 Å и r9α-12α(В) = 2.64 Å, то экспериментальноесоотношение интегральных интенсивностей может свидетельствовать о присутствии ~77 %(!!!) конформера (В). Это полностью противоречит приведенной выше аргументации в пользудоминирования в растворе конформера (А) тетраена (35a), а также расчетным данным поопределению соотношения энергий образования конформеров (А) и (В): ∆E(ММ+) = 4.4ккал/моль, ∆E(РМ3) = 2.7 ккал/моль.Объяснение столь существенных расхождений в результатах оценок населенностейэтих конформеров заключается в использовании изотропной модели расчета (τсij = τсik) и всоответствующем пренебрежении различий во временах корреляции τс для радиус-векторовr9α-7α и r9α-12α, которые зависят от их ориентации по отношению к главным осям моментовинерции молекулы.
При учете этого фактора (β9α-7α ≈ 85°, β9α-12α ≈ 20°, D║/D┴ = 7.1)соотношение времен корреляций τс9α-12α/τс9α-7α ≈ 2.2. Следовательно, наблюдаемое в спектре295NOESY завышенное (в 2.24 раза) значение интегральной интенсивности кросс-пика 9α/12α поотношению к кросс-пику 9α/7α вполне объясняется анизотропией диффузионного движения врастворе молекулы тетраена (35a). Таким образом, для объяснения расхождений междурасчетными и экспериментальными данными на основе ЯЭО, прежде чем привлекатьаргументы, связанныес конформационной подвижностью, необходимо предварительнопровести корректную интерпретацию этих данных, и если необходимо, то ввести поправку наанизотропию диффузионного движения аксиально-симметричных стероидных молекул.Аналогичным образом была проведена процедура идентификации сигналов в спектреЯМР1Н тетраена (35б). Конформационный анализ этой молекулы отличается лишьнеобходимостью установления пространственной ориентации метильных групп при атоме С6,сигналы которых находятся при 1.38 м.
д. и 1.11 м. д. Первый из этих сигналов принадлежитпротонам 6α-метильной группы, поскольку в спектре NOESY (Рис. 4-33а) наблюдаются кросспики, соответствующие их пространственному взаимодействию как с аксиальным протоном7α (2.10 м. д.), так и с экваториальным протоном 7β (2.26 м. д.).Рис. 4-33. а) – Фрагменты спектра NOESY (τm = 0.5 с) тетраена (33б) и б) – пространственнаяструктура этой молекулы, на которой стрелками показаны обнаруженные ЯЭО.В то же время протоны 6β-метильной группы (1.11 м.
д.) взаимодействуют только спротонами 7β и 15β. Следовательно, эта метильная группа занимает аксиальное положение вкольце В тетраена (35б), а метильная группа 6α-Ме (1.38 м. д.), соответственно, имеет296экваториальную ориентацию (Рис. 4-33б). Кроме того, независимым подтверждением такогозаключения является наблюдение дальнего скалярного взаимодействия 6β-Ме/7α, котороеможет реализоваться только в случае аксиальной ориентации метильной группы и протона 7α.Это взаимодействие проявляется в виде соответствующего кросс-пика в спектре DQF-COSY, атакже в виде дополнительного уширения синглетного сигнала при 1.11 м. д. по сравнению ссигналом экваториальной метильной группы при 1.38 м.
д. Таким образом, конформациятетраена (35б) в целом совпадает с конформацией (А) тетраена (35а). Однако, между ними вобласти колец А и С имеются различия, связанные с наличием в тетраене (35а) метильнойгруппы в положении 1. Это должно приводить к возникновению дополнительных стерическихвзаимодействий с протонами 11α, 11β, что в свою очередь может отражаться на взаимнойпространственной ориентации колец А и С (Рис. 4-34а,б).Рис. 4-34.
Ньюменовские проекции а) – по связи С10-С9 и б) – по связи С9-С11 в тетраенах(35а) и (35б). В случае а) – приведены расчетные значения торсионных углов С1-С10-С9-С11 иэкспериментальные значения константы 3J9α-11β, а пунктиром показана плоскостьароматического кольца А; в случае б) – приведены расчетные значения торсионных углов θ9α3311β и соответствующих им констант J9α-11β. в) – определение константы J9α-11β на основании 1)– противофазной структуры кросс-пика 9α/11β в спектре COSY-DQF тетраена (35а) и 2) – егоF1-разреза А-А. г) – высокочастотная половина сигнала протона 11β в спектре ЯМР 1Нтетраенов 3) – (35а) и 4) – (35б).
Пунктиром показано различие величин константы - ∆3J9α-11β.Согласно расчетам (ММ+), наиболее чувствительным параметром таких измененийявляется торсионный угол С1-С10-С9-С11, который в тетраене (35а) увеличивается на 12.8° поотношению к его значению (39.9°) в тетраене (35б). При этом изменения торсионных углов θННв этановом фрагменте С11Н2-С12Н2 не превышают 2°. Следовательно, единственной297возможностью для экспериментальной регистрации конформационных различий тетраенов(35а) и (35б) является определение с помощью карплусовской зависимости торсионных угловθ9α-11α и/или θ9α-11β. Поскольку в спектрах ЯМР 1Н этих тетраенов сигнал протона 9α уширениз-за множества дальних скалярных взаимодействий, а сигнал протона 11α перекрытсигналами протонов 15α и 15β, то измерение с высокой точностью возможно только дляконстанты 3J9α-11β и только на сигнале протона 11β, который находится в открытой областиспектра (Рис 4-28).
При переходе от тетраена (35б) к тетраену (35а), согласно расчетам (ММ+),должно наблюдаться увеличение торсионного угла θ9α-11β на 5.6°. При этом расчетное значениевицинальной константы 3J9α-11β(расч.) увеличивается на 0.73 Гц (Рис. 4-34б). Для определенияэкспериментальныхзначенийконстанты3J9α-11βбылаиспользованапротивофазнаямультиплетная структура кросс-пика 9α/11β в спектре COSY-DQF и/или его F1-разрезы (Рис.4-34в), анализ которых однозначно свидетельствует о том, что 3J9α-11β < 3J12α-11β, 2J11α-11β.3Следовательно, константаJ9α-11β может быть точно измерена на сигнале протона 11βнепосредственно в спектре ЯМР 1Н этих тетраенов, как это показано на рисунке 4-34г. Наэтом рисунке хорошо видно, что изменение мультиплетной структуры сигнала протона 11βсвязано только с изменением величины константы 3J9α-11β, а константы 3J12α-11β и 3J12β-11β,характеризующие этановый фрагмент С11Н2-С12Н2, практически сохраняют свое значение, чтонаходится в качественном соответствии с расчетными данными.Несмотря на то, что полученные в результате экспериментальные значения констант3J9α-11β(35а) = 11.21 Гц и 3J9α-11β(35б) = 10.5 Гц оказываются более чем на 0.7 Гц меньше ихрасчетных значений (3J9α-11β(35а) = 11.96 Гц и 3J9α-11β(35б) = 11.23 Гц), наблюдается практическиполное совпадение величин их относительных изменений ∆3J9α-11β = 3J9α-11β(35а) - 3J9α-11β(35б):∆3J9α-11β(эксп.) = 0.71 Гц, ∆3J9α-11β(расч.) = 0.73 Гц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
