Диссертация (1145465), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Наблюдаемаямультиплетная структура сигнала углеродного атома C8 при 134.33 м.д. в спектре INEPTINADEQUATE (Рис. 4-44б, слева) состоит из двух различных по величине противофазныхдублетов с константами (1JC-C) 55.6 и 44.5 Гц, соответствующих двум возможным путямпереноса когерентности на этот атом: от протона 7 (Н7→С7→С8) и от протона 14α(H14α→C14→C8). Эти пути переноса показаны с помощью соответствующих пар стрелок намолекуле эквиленина (37б).313Поскольку для четвертичных углеродных атомов С5 и С9 имеется только одинвозможный путь переноса поляризации (соответственно, Н6→С6→С5 и Н11α,β→С11→С9), топринадлежность сигналов при 130.38 и 130.14 м.д. однозначно определяется на основаниивеличин их дублетного расщепления, так как скалярная константа 1JC-C между углероднымиатомами С9 и С11 должна быть существенно меньше по сравнению с прямой константоймежду находящимися в ароматическом кольце В атомами С5 и С6Рис.
4-44. Сигналы четвертичных атомов С8, С9 и С5 в спектрах а) – ЯМР 13С и б) – INEPTINADEQUATE эквиленина (37б). В рамке представлена схема последовательного переносакогерентности через константы 1JC-H и 1JС-С, который для этих сигналов показан напространственной структуре этой молекулы с помощью пар соответствующих стрелок.Поэтому обнаруженное в спектре INEPT-INADEQUATE (Рис. 4-44, справа) дублетноерасщепление на сигнале при 130.14 м.д.
с константой 54.5 Гц, которая более чем на 10 Гцпревышает расщепление на сигнале при 130.38 м.д. (43.2 Гц), не оставляет никаких сомненийв том, что первый из этих сигналов принадлежит атому С5, а второй ‒ атому С9.4.2.1.2. D-Гомоаналоги 14α-эквилениновИсследование с помощью спектроскопии ЯМР пространственного строения D-гомо-14αаналогов эквиленинов было проведено на примере изучения стероидов (38) и (39) [361, 363].314На рисунке 4-45 приведена алифатическая область спектров ЯМР 1Н этих эквиленинов ипоказано влияние заместителей на положение сигналов протонов колец С и D.Рис.
4-45. Фрагменты алифатической области спектров ЯМР 1Н эквиленинов (38) и (39).Наиболее сложным участком протонных спектров эквиленинов (38а) и (38б) являетсяобласть 1.75 – 2.0 м.д., в которой расположены сигналы трех аксиальных протонов 12α, 15β и16α, два последних из которых образуют сильносвязанную АВ-систему. В спектрах стероидов(39a) ‒ (39в) наблюдается перекрывание трех сигналов аксиальных протонов 12α, 17β и 16α вобласти 1.5 – 1.75 м.д. Следствием этого является необходимость учета сильносвязанностивицинальных протонов с помощью симуляции соответствующих фрагментов спектра.Наличие у эквиленинов (39г) и (39д) двух метильных групп в положении 16 приводит ксущественному упрощению их протонных спектров.
Но даже в этом случае в алифатической315области спектра ЯМР 1Н первого из них наблюдается сильносвязанность геминальныхпротонов при углеродном атоме С17 в области 1.55 – 1.65 м.д. и перекрывание сигналовпротонов 12β и 15α в области 1.95 – 2.10 м.д., а для второго – наложение сигналов протонов11α и 14α в области 3.25 – 3.40 м.д. Следует отметить, что при введении α-ацетоксигруппы вположение 17а в спектре эквиленина (39д) наиболее чувствительными к этому структурномуизменению являются не только сигналы ближайших протонов при атоме С17, но также исигналы при атоме С12.
Если в спектре эквиленина (39г), имеющего 17аβ-ацетоксигруппу,сигналы протонов 12α и 12β находятся, соответственно, при 1.65 и 2.05 м.д., то в спектреэквиленина (39д) их положение меняется на противоположное: δ12α(39д) = 2.01 м.д., δ12β(39д) =1.61 м.д. Кроме того, изменение с “β“ на “α“ пространственной ориентации ацетоксигруппы вэквиление (39д) приводит к существенному (на +0.34 м.д.) уменьшению диамагнитногоэкранирования находящегося в α-области молекулы протона 14α по сравнению с егоположением в спектре эквиленина (39г). Результаты полной идентификации сигналов вспектрах ЯМР 1Н и13С эквиленинов (38) и (39) представлены в приложении П4 в таблицахП4-9 и П4-10, соответственно.В качестве примера использования корреляционных методов спектроскопии ЯМР дляидентификации сигналов и доказательства пространственного строения D-гомо-14α-аналоговэквиленинов на рисунке 4-46 приведены фрагменты спектров COSY-DQF (a) и NOESY (б)эквиленина (39a), на которых указаны кросс-пики для наиболее важных скалярных и прямыхдиполь-дипольных взаимодействий.
Слева представлены результаты анализа этих спектров ввиде схемы скалярного связывания протонов (в) и прямых взаимодействий между ними(ЯЭО), которые показаны с помощью двойных стрелок на пространственной структуре (г)этого эквиленина.Положение сигналов протонов в кольце D при атомах С15 и С17 наиболее простоопределяется из спектра COSY-DQF (Рис. 4-46а) на основании, соответственно, пар кросспиков 14α/15α, 14α/15β и 17аα/17α, 17аα/17β, а положение сигналов протонов 16α (1.60 м.д.) и16β (2.01 м.д.) – на основании наличия кросс-пиков с протонами при атомах С15 или С17.Противофазная мультиплетная структура всех этих кросс-пиков свидетельствует о том, чтопротоны 15β (1.40 м.д.), 17β (1.71 м.д.), 16α (1.60 м.д.) в кольце D являются аксиальными, а ихпространственная (α- или β-) ориентация однозначно определяется по наличию кросс-пиков вспектре NOESY (Рис.
4-46б) между сигналами протонов метильной группы при атоме С13(0.86 м.д.) и первых двух из этих протонов (см. кросс-пики 18/15β, 18/17β) и отсутствиемтакового для аксиального протона 16α.316Рис. 4-46. Фрагменты спектров а) – COSY-DQF и б) – NOESY (τm = 0.5 с) эквиленина (39a),на основании которых для этой стероида получены, соответственно, в) – схема скалярногосвязывания (цифрами указаны значения констант в Гц) и г) – пространственныевзаимодействия (показаны двойными стрелками) между протонами.
В спектре DQF-COSYпунктирными овальными рамками отмечены кросс-пики, соответствующие дальнимскалярным взаимодействиям через 4 и 5 связей.Кроме того, одинаковая β-ориентация протонов 15β и 17β подтверждается наличием вспектре NOESY кросс-пика 15β/17β, а аксиальное положение протона 17аα (4.75 м.д.) и его αориентация – наличием большой скалярной константы c протоном 17β (3J17aα-17β = 11.3 Гц) ипространственными взаимодействиями с протонами 14α, 12α, 17α и 16α. Необходимоотметить, что наряду с геминальными и вицинальными скалярными взаимодействиями междупротонами колец С и D в спектре COSY-DQF хорошо видны также кросс-пики 18/12α,31715α/17α, 11α/14α и 11β/14α (на рисунке 4-46а они обведены пунктиром), соответствующиедальним скалярным взаимодействиям через 4 и 5 связей.
Эти кросс-пики являютсядополнительным подтверждением правильности отнесений сигналов протонов 12α, 15α, 17α,11α, 11β и 14α, сделанных на основании геминальных и вицинальных скалярныхвзаимодействий.При сравнении четырех скалярных констант между вицинальными протонами вкольце С D-гомо-аналога (39a) с соответствующими значениями, полученными для 14αэквиленинов (36) и (37), были обнаруженынебольшие (в пределах 0.3 - 0.7 Гц)различиямеждуними,превышающиеточность измерения.
На рис. 4-47 показанпример анализа мультиплетной структурысигнала протона 11β в спектре ЯМР 1Нэквиленина (39a)и точного (±0.1 Гц)определения скалярных константпомощьюдополнительной2-5JН-Н собработкисигнала свободной индукции.Обнаруженные различия в величинахконстант дали основание для предположенияотом,чтошестичленногорасширениеприводиткольцакDдонебольшимРис. 4-47.Мультиплетная структурасигнала протона 11β в спектре эквиленина(39a), полученного 1) – без дополнительнойобработки и 2) – после Лоренц-Гауссовогопреобразованиясигналасвободнойиндукции и разложения спектра по гауссовым функциям. конформационным изменениям в смежномкольце С, которые отражаются на значениях вицинальных констант 3Jij между протонамиэтанового фрагмента С11Н2-С12Н2.
Для проверки этого предположения и выяснения характераконформационныхизмененийбылпроведенанализразличийсоответствующихэкспериментальных торсионных углов θямр в 14α- и D-гомоаналогах эквиленинов иполученные результаты были сопоставлены с соответствующими данными расчетных методов– θ(расч.) и 3J(расч.)..
Экспериментальные и расчетные (ММ+) значения параметров 3Jij и θij вэквиленинах (36a) и (39а) представлены в таблице 4-5. Эти данные свидетельствуют о том,что при переходе к D-гомоаналогу (39а) наблюдаемому уменьшению вицинальных констант3J11α-12α, 3J11β-12β и увеличению 3J11α-12β, 3J11β-12α соответствует уменьшение (примерно на 3°) всехчетырех экспериментальных торсионных углов θij, рассчитанных с помощью карплусовскойзависимости 3Jij = ƒ(θij).318Таблица 4-5.Сравнение экспериментальных и расчетных (MM+) скалярных констант 3Jij (Гц) и торсионныхуглов θij (град.) в кольце D для эквиленинов (36а) и (39а).3 (эксп.)3 (расч.)J, Гцθ(расч.), ºθ(эксп.), º *)J, Гц *)№ Нi-Нj(36a)(39a)(36a)(39a)(36a)(39a)(36a)(39a)1 11α-12α7.77.2321.7319.3323.0320.67.426.922 11α-12β1.21.778.474.472.367.90.600.933 11β-12α11.311.6206.1203.4205.0203.211.1011.564 11β-12β7.66.9322.8318.4322.6319.27.646.73*) – получено с использованием карплусовской зависимости /2/ [91, β-эффект].Это означает, что в D-гомо-аналоге (39а) этановый фрагмент С11Н2-С12Н2 имеет менеезаслоненную конформацию, чем в 14α-аналогах эквиленинов.
Этот вывод подтверждаетсравнение расчетных значений торсионных углов θрасч. в стеродах (36а) и (39а), полученных врезультате оптимизации пространственной структуры этих молекул методом ММ+: также каки в эксперименте, переход к D-гомоаналогу (39а) сопровождается уменьшением всех четырехрасчетных торсионных углов. При этом среднеарифметическое значение этого уменьшения(~3.4°)практическисовпадаетссоответствующейсреднейвеличиной, полученнойэкспериментально.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
