Диссертация (1145465), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Не менее точно с экспериментальными изменениями скалярных констант∆3Jэксп. (∆3Jэксп. = 3Jэксп.(36a) - 3Jэксп.(39a)) совпадают соответствующие расчетные значения ∆3Jрасч..Между ∆3Jэксп. и ∆3Jрасч для четырех вицинальных констант наблюдается хорошая линейнаякорреляция (r = 0.969, sd = 0.2 Гц), которая показана на рисунке 4-48 (цифры соответствуютномеру скалярного взаимодействия в табл. 4-5).Необходимоотметить,среднеквадратичноечтоотклонениеполученное(sd)дляотносительного изменения вицинальных констант ∆3Jоказываетсязначительноменьше,чемточностьопределения абсолютных значений 3Jij для каждого изсравниваемых стероидов с помощью использованноймодификации карплусовской зависимости [91, βэффект], которая обычно находится в пределах ±0.8Гц. Следовательно, при сравнении пространственногостроения кольца С в эквиленинах (36а) и (39а)использование относительных (а не абсолютных)Рис.
4-48.Корреляция междуэкспериментальными и расчетнымиотносительнымиизменениямиконстант ∆3JH-H в кольце Сэквиленинов (36a) и (39a).319значений констант ∆3J является более эффективным способом, поскольку при этом взначительной степени устраняются систематические погрешности, вызванные эмпирическимхарактером выбора коэффициентов в уравнении Карплуса. Такой подход наиболее удобен приизучении небольших конформацинных различий сравниваемых молекул и он может бытьиспользован приконформационном анализе и исследовании других групп органическихсоединений.Присопоставлениирезультатовоптимизациипространственнойструктурыэквиленинов (38) и (39) методами ММ+ и РМ3 обнаруживаются небольшие различия вгеометрии колец С и D. Сравнение этих расчетных данных с экспериментальнымирезультатами по оценке торсионных углов и межпротонных расстояний свидетельствует отом, что метод ММ+ дает лучшее совпадениеэтих параметров, чем метод РМ3.
Крометого, метод РМ3 предсказывает возможностьсуществованияминорной(~10%)конформации (В), в которой кольцо Сявляется псевдованной, а протоны 11α и 12βзанимают псевдоаксиальное положение. Этаконформация для эквиленина (39a) показанана рисунке 4-49. Однако, существованиеконформационногообмена,междуконформерами (А), который показан на рис.Рис. 4-49.Пространственная структураминорного конформера (В) эквиленина (39a)по данным метода РМ3.4-46г, и конформером (В), не нашло какого-либо экспериментального подтверждения. Вчастности, вицинальные константы между протонами кольца С при повышении температурыдо +60 °С остаются неизменными, а ожидаемые в случае существования конформера (В)пространственные взаимодействия (ЯЭО) между протонами 11α и 14α в спектре NOESY необнаружены. Следовательно, экспериментальная оценка населенности минорного конформера(В) в растворе оказывается значительно меньше, чем предсказывает метод РМ3, и она непревышает 1%.
Это согласуется с данными по расчету методом ММ+ разности энергийобразования конформеров (A) и (В), которая для эквиленина (39a) составляет 2.8 ккал/моль,что на 1.0 ккал/моль превышает величину ∆Е, полученную методом РМ3.При сравнении расчетных данных, полученных для эквиленинов (38) и (39) методамиММ+ и РМ3, наблюдается также небольшое их расхождение в отношении пространственнойструктуры кольца D, находящегося в конформации “кресло”. Поскольку это несоответствиеневелико и полученные расчетные значения торсионных углов и межпротонных расстояний320между протонами этого кольца лежат в пределах точности их экспериментальногоопределения, то для оценки достоверности указанных расчетных данных было выбранорасстояние между протонами 7 и 15α, находящихся в разных кольцах (В и D).Этот выбор определялся тем, что расчетные значения расстояния r7-15α, полученныеметодами ММ+ и РМ3, имеют наиболее существенное различие (например, для эквиленина(39a): r7-15α(ММ+) = 2.05 Å, r7-15α(РМ3) = 1.78 Å), которое более чем в два раза превышает точностьэкспериментального определения межпротонных расстояний на основе ЯЭО (±0.1 Å) и,следовательно, имеется возможность для проверки его значения.
Для этого были получены 4спектра NOESY эквиленина (39a) при различных временах смешивания (τm = 0.3, 0.5, 0.6 и 0.8с) и неизменном полном времени повторения (τm + D1 + AQ = 2.2 с, где D1 – релаксационнаязадержка, AQ – время выборки данных) каждого из 64-х накоплений сигнала свободнойиндукции, соответствующего одному из значений варьируемого параметра t1. В качествеэталонного было выбрано расстояние 1.78 Å между геминальными протонами 15α и 15β,которое в пределах ±0.015 Å соответствует данным каждого из расчетных методов: r15α-15β(ММ+)= 1.789 Å, r15α-15β(РМ3)= 1.767 Å.
Объемное интегрирования кросс- и диагональных пиков вкаждом из спектров NOESY позволило получить значения Sij/Sjj, которые представлены втаблице 4-6, и с помощью графика зависимости Sij/Sjj = ƒ(τm) оценить скорости кроссрелаксации σij для каждого из сравниваемых межпротонных расстояний.Таблица 4-6.Результаты объемного интегрирования кросси диагональных пиков в спектрах NOESYэквиленина (39a).S7/15α / S15α/15α S15β/15α / S15α/15ατm, с0.30.080.0910.50.1310.1680.60.1580.1980.80.2240.272В результате линейной аппроксимацииРис. 4-50.Зависимость относительныхинтенсивностей кросс-пиков 15β/15α и7β/15α от времени смешивания τm для (39а).экспериментальных данных (Рис. 4-50) было получено, что скорость кросс-релаксации междупротонами 7 и 15α оказывается несколько меньше (σ7/15α = (0.287 ± 0.015) с-1, r = 0.997, sd =0.005), чем между геминальными протонами 15β и 15α (σ15β/15α = (0.359 ± 0.009) с-1, r = 0.999,sd = 0.003).
Причем это различие (∆σ = 0.072 с-1) значительно превосходит точность321определения каждой из величин σij. Исходя из этих данных калибровочный метод впредположении изотропного диффузионного движения позволяет сделать следующую оценку:r7-15α = (1.85±0.02) Å. Следовательно, полученная экспериментальная величина значительнолучше соответствует расчетным данным метода РМ3 (1.776 Å), чем метода ММ+ (2.047 Å).Однако, такое заключение нельзя считать корректным, поскольку радиус-векторысравниваемых пар расстояний имеют большое различие в углах наклона по отношению кглавной оси аксиально-симметричной молекулы эквиленина (39a): β15β/15α ≈ 80°, β7/15α ≈ 20°.Следовательно, интегральная интенсивность кросс-пика 15β/15α оказывается заниженной посравнению с кросс-пиком 7/15α из-за более короткого времени корреляции τc радиус-вектораr15β/15α, находящегося почти ортогонально к главной оси этой молекулы.
Поскольку эторасстояние было выбрано в качестве эталонного, то различие во временах корреляции τc(15β/15α)и τc(7/15α) должно приводить к заниженному экспериментальному значению расстояния r7/15α.Поэтому для количественной оценки вклада анизотропии диффузионного движения былорассчитано отношение эффективных времен корреляции τc(7/15α)/τc(15β/15α) [246], которое припараметре анизотропии D║/D┴ = 6.8 равно приблизительно 2.2.
Следовательно, значениерасстояния r7-15α, полученного в приближении изотропного диффузионного движения,оказывается примерно на 14% короче, чем при использовании более корректной в данномслучае анизотропной модели расчета.Таким образом, действительная экспериментальная величина расстояния r7-15α составляет(2.11±0.06) Å, что находится в пределах ее экспериментальных и расчетных погрешностей (~±3%) и соответствует данным метода ММ+, но более чем на 15% превышает результат ееопределения методом РМ3. Следовательно, использование анизотропной модели расчетамежпротонных расстояний является более корректным подходом для оценки точности данныхрасчетных методов ММ+ и РМ3.Для дополнительной проверки этого вывода аналогичным образом были полученыэкспериментальные оценки еще 15-ти межпротонных расстояний в эквиленине (39a), длякоторых в спектре NOESY имеются неперекрывающиеся кросс- и хотя бы один из двухдиагональных пиков.
Эти результаты в сравнении с соответствующими расчетными даннымиметодов ММ+ и РМ3 приведены в таблице 4-7, в которой также даны относительныеотклонения межпротонных расстояний (∆r(расч.)/r(ЯЭО), где ∆r(расч.) = r(ЯЭО) – r(расч.)), полученных вкаждом из расчетных методов, по сравнению с экспериментом.Анализ более полного массива экспериментальных и расчетных межпротонныхрасстояний свидетельствует о том, что метод РМ3 по сравнению с ММ+ дает менеереалистичные оценки не только для расстояния r7-15α, но также и для расстояний r1-11α и r1-11β,322которые характеризуют пространственную структуру молекулы эквиленина (39a) в областиколец А и С (Рис.
4-51).Таблица 4-7.Экспериментальные (ЯЭО)*) и расчетные (ММ+, РМ3) межпротонные расстояния rij (Å) вэквиленине (39a).№Hi-Hjrij(ЯЭО)rij(ММ+)rij(PM3)∆r(MM+)/r(ЯЭО), %∆r(РМ3)/r(ЯЭО), %11-22.442.362.493,3-2,121 - 11α2.262.221.841,818,631 - 11β2.422.352.602,9-7,444-62.402.312.433,7-1,356-72.442.352.483,7-1,667 - 14α3.053.093.03-1,30,777 - 15α2.112.051.782,815,687 - 15β2.902.792.823,82,8911α - 12α2.422.342.453,3-1,21012α - 14α2.282.332.44-2,2-7,01114α - 15α2.422.472.51-2,1-3,71215α - 15β1.78**)1.791.77001315α - 16α2.382.432.49-2,1-4,61415α - 16β2.552.482.512,71,61515β - 16β2.422.472.49-2,1-2,91617аα - 14α2.552.512.381,66,71717аα - 17α2.402.452.54-2,1-5,8*)– Анизотропная модель расчета;– эталонное расстояние rэт., соответственно, 1.79 Å или 1.77 Å при сравнении с даннымиММ+ или РМ3.**)В то же время следует отметить, что все остальные межпротонные расстоянияоказываютсяменеечувствительнымикконформационнымразличиям,которыеобнаруживаются при сравнении данных расчетных методов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
