Диссертация (1145465), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Уменьшение числа алифатическихпротонов по сравнению с изоаналогами эстрогенов в большинстве случаев существенноупрощает анализ протонных спектров этих стероидных молекул. Однако появление вароматической области спектров ЯМР13С этих молекул двух четвертичных (С8 и С9) и двухпротонированных (С6 и С7) атомов углерода требует дополнительных усилий по корректнойидентификации сигналов в этой области. Поэтому общая стратегия по идентификацииуглеродныхсигналовзаключаласьвпредварительном отнесении всех сигналов вспектре ЯМР 1Н, а затем, на основе полученныхрезультатовиданныхгетероядерныхкорреляционных спектров HSQC (или HETCORR)и COLOC, проводилось отнесение сигналов,соответственно, протонированных и четвертичныхатомов углерода.Нарисунке4-37характерныедлягетероядерныескалярныепоказаныэквилениновнаиболеедальниевзаимодействиясучастием протонов колец A и B, которые былиРис. 4-37.Дальние скалярные1взаимодействия Н/13С в эквиленинах,наблюдаемые в спектре COLOC при егооптимизации на константу JC-H = 8 Гц.303использованы для отнесения сигналов четвертичных атомов углерода С3, С5, С8, С9 и С10.
Приэтом в спектре COLOC, оптимизированном на величину константы JC-H = 8 Гц, кросс-пики,соответствующие этим взаимодействиям, имели наибольшую интенсивность. Это даваловозможность однозначно идентифицировать сигналы указанных четвертичных углеродныхатомов следующим образом: сигнал атома C3 – на основании кросс-пиков 1/С3 и 3-OMe/С3,атома С5 – 1/C5 и 7/C5, атома С8 – 6/C8, C9 – 7/C9 и атома С10 – 1/C10, 2/C10 и 6/C10.Следует отметить, что при использовании гетероядерных методов HSQC и HETCOR дляотнесений сигналов протонированных атомов углерода эквиленинов проводилась раздельнаярегистрация алифатической и ароматической областей этих спектров.
Проведение двухотдельных 1H-13C корреляционных экспериментов обеспечивало в каждом из них, с однойстороны, более высокую разрешающую способность по оси F2, а с другой – даваловозможность повышения чувствительности каждого из экспериментов за счет оптимизации ихна соответствующую величину скалярной константы 1JC-H: для алифатической области – 125Гц, а для ароматической области – 170 Гц. В то же время регистрация гетероядерных спектровCOLOC для эквиленинов проводилась в полном спектральном диапазоне ядер 1Н и13С,поскольку дальние скалярные взаимодействия экваториальных протонов при атомах C11 и С12,соответственно, с четвертичными углеродными атомами С8 и С9 дают дополнительнуювозможность для идентификации их сигналов.Преждечемперейтикрассмотрениюконкретныхпримеровиспользованияспектроскопии ЯМР для установления пространственного строения различных модификацийэквиленинов и изучения внутримолекулярной подвижности следует указать на еще однуобщую особенность их спектров ЯМР 1Н – наличие дальних (гомоаллильных) скалярныхвзаимодействий между метиленовыми протонами при атоме С11 и метиновым протоном приатоме С14, которые приводят к характерному дополнительному уширению отдельных линийих сигналов.
Хотя негативные последствия этих взаимодействий на точность определениявицинальных констант очевидны, тем не менее, в некоторых случаях константы 5JН-Н былииспользованы для качественной оценки пространственной ориентации указанных протоновотносительно плоскости ароматического кольца B. Кроме того, следует отметить, что наличиев эквиленинах ароматического протона 7 существенно облегчает задачу по идентификациисигналов протонов кольца D, поскольку в спектрах NOESY, как правило, достаточно простообнаруживаются кросс-пики, соответствующие его пространственным взаимодействиям спротонами фрагмента С14Н-С15Н2.3044.2.1.1. 14α-ЭквилениныПространственное строение 14α-эквиленинов было изучено на примере стероидов (36)и (37) [361].На рисунке 4-38 приведена алифатическая область спектров ЯМР 1Н этих стероидов, израссмотрения которых хорошо видно, что они достаточно просты для интерпретации.Например, в случае эквиленина (36а) наблюдается частичное перекрывание только двухсигналов протонов 11α и 11β, а в случае стероида (36б) происходит наложение сигналов трехпротонов 11α, 11β и 14α, принадлежащих двум различным спиновым системам.
Во второмслучае это приводит к характерному изменению мультиплетной структуры сигналов протонов12α и 12β, каждый из которых представляет собой Х-часть трехспиновой системы АВХ.Рис. 4-38. Фрагменты алифатической области спектров ЯМР 1Н эквиленинов (36) и (37).305Это изменение хорошо видно на рисунке 4-38 при сравнении мультиплетной структурысигнала протона 12β в спектрах эквиленинов (36а) и (36б): в первом из них этот сигнал можетбыть описан как дублет дублета дублетов (JН-Н = 13.2, 6.9, 2.4 Гц), а второй – как дублеттриплетов (JН-Н = 13.2, 4.6, 4.6 Гц). Поэтому для эквиленина (36б) определение величинскалярных констант между протонами кольца C было проведено с использованиемспектральной симуляции. Кроме того, были получены низкотемпературные спектры ЯМР 1Нэтого стероида в интервале от +20 до -40 °С, в которых при понижении температурынаблюдалось увеличение разности химических сдвигов протонов 11α и 11β, приводящее куменьшению их сильносвязанности и “восстановлению” действительных значений скалярныхконстант в этановом фрагменте С11Н2-С12Н2, наблюдаемых на сигналах протонов 12α и 12β.В эквиленинах (37), содержащих 17β-ацетоксигруппу, вследствие структурныхизменений происходит соответствующее перераспределение положений протонных сигналовпо сравнению с эквиленинами (36).
Это в первую очередь относится к протонам кольца D(Рис. 4-38). В результате сигналы протонов 15β, 16β и 12α оказываются перекрытыми междусобой, а первые два из них образуют сильносвязанную систему типа АВ. Поэтому анализмультиплетной структуры сигналов связанных с ними протонов 15α и 16α и оценка значенийскалярных констант между протонами кольца D для эквиленинов (37) проводились сиспользованием симуляции спектров и/или на основании спектров HSQC без развязки от ядер13С, пример которого для эквиленина (37в) представлен на рисунке 4-39.Рис. 4-39. а) – Фрагмент алифатической области спектра HSQCnd эквиленина (37в) и б) – егоувеличенный участок (выделен пунктиром в “а”), содержащий кросс-пики между протонами инаходящимися в α-состоянии соседними атомами углерода-13: 12α/12, 15β/15, 16β/16.
в) –Разложение фрагмента спектра ЯМР 1Н, содержащего сигналы протонов 12α, 15β и 16β спомощью F1-разрезов кросс-пиков в спектре HSQCnd.306На этом рисунке показаны алифатическая область спектра HSQCnd эквиленина (37в) иувеличенный фрагмент этого же спектра – “б” (обведен пунктиром), в котором располагаютсякросс-пики между сигналами протонов 15β, 16β, 12α и соответствующих углеродных атомовС15, С16 и С12, спины которых находятся в α-состоянии (1Н13Сα).
Кроме того, для фрагмента “б”показаны F1-разрезы этих кросс-пиков (Рис. 4-38в) при значениях 23.46, 28.20 и 34.02 м.д.,позволившие получить индивидуальную мультиплетную структуру каждого из указанныхпротонных сигналов без эффектов сильносвязанности между вицинальными протонами 15β,16β, которые присутствуют в обычном спектре ЯМР 1Н этого стероида.Для эквиленина (37г) следует указать также на крайне удобное расположение вобласти 1.0 – 1.7 м.д.
его спектра ЯМР 1Н четырех мультиплетных сигналов этановогофрагмента С18Н2-С18аН2 пропильной группы при атоме С13. Это дало возможность с помощьюметодов COSY и NOESY провести полную идентификацию всех сигналов и установитьпреимущественную пространственную ориентацию пропильной группы относительноуглеродного скелета этой молекулы.Результаты идентификации сигналов в спектрах ЯМР 1Н и 13С эквиленинов (36) и (37),полученные на основании данных гомо- и гетероядерных корреляционных методовспектроскопии ЯМР (COSY, COSY-DQF, NOESY, HSQCnd, COLOC, INEPT-INADEQUATE идр.) приведены в приложении П4 в таблицах П4-7 и П4-8, а величины скалярных констант62-JH-H даны на схеме связывания на рисунке 4-40.На рисунке 4-40 показана схема связыванияпротонов в эквиленине (36а) и приведены значенияскалярных констант между ними.
Поскольку длястероида (37а) константы между протонами в кольцеС практически совпадают с значениями для стероида(36а), а между протонами в кольце D они не могутбыть определены с необходимой точностью из-зарассмотренных выше эффектов сильносвязанности,то для эквиленина (37а) ограничимся приведениемлишь двух пар вицинальных констант: 3J17α-16α = 7.1Гц,3J17α-16β = 9.3 Гци3J14α-15α = 7.3 Гц,3J14α-15βРис. 4-40. Схема скалярного связываниямежду протонами эквиленина (36a).Цифрами указаны значения JН-Н в Гц. = 11.9 Гц.Последняяпаразначенийбылаиспользованадляопределенияхарактераконформационных изменений в кольце D при переходе от эквиленина (36а) к (37а).
Для этого307на основании их экспериментальных значений для каждого из стероидов с помощьюкарплусовской зависимости /2/ [91, β-эффект] были определены соответствующие значенияторсионных углов θ14α-15α и θ14α-15β, которые затем были сопоставлены с их расчетными (ММ+)значениями:для эквиленина (36а):ЯМР:+ММ :3J14α-15α = 6.2 Гц → θ14α-15α = 316.6°,3θ14α-15α = 313.3° → J14α-15α = 5.54 Гц,3J14α-15β = 12.6 Гц → θ14α-15β = 189.5°;θ14α-15β = 191.8° → 3J14α-15β = 12.43 Гц;для эквиленина (37а):ЯМР:ММ+:3J14α-15α = 7.3 Гц → θ14α-15α = 322.3°,3θ14α-15α = 317.2° → 3J14α-15α = 6.3 Гц,θ14α-15β = 196.8° → 3J14α-15β= 11.94 Гц.J14α-15β = 11.9 Гц → θ14α-15β = 197.1°;Таким образом, согласно данным ЯМР при переходе от стероида (36а) к (37а)наблюдается увеличение торсионных углов θ14α-15α и θ14α-15β, соответственно, на 5.7° и 7.6°.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
