Диссертация (1145465), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Согласно расчетам этотконформационныйпереход невозможен без одновременного псевдовращения соседнегокольца С, в результате которого протоны 11α и 12β и 14β в конформации (В) становятсяпсевдоаксиальными.Приэтомменяетсянапротивоположноесоотношениемеждурасстояниями r1-11α и r1-11β: r1-11α(A) = 2.12 Å < r1-11β(A) = 2.57 Å; r1-11α(B) = 2.64 Å > r1-11β(B) = 2.05Å. Следовательно, присутствие в растворе конформера (В) должно приводить в спектреNOESY к уменьшению различий между интенсивностями кросс-пиков 1/11α и 1/11β посравнению с их расчетным соотношением для конформера (А). Это предположение полностьюподтверждаетсяприсопоставлениисоотношенияэкспериментальныхинтенсивностейуказанных кросс-пиков: S1/11β : S1/11α = 1.0 : 2.3 (Рис.
4-57а), с их расчетным соотношением дляконформера (А), которое равно 1.0 : 3.2. Таким образом, экспериментальное соотношениеинтенсивностей кросс-пиков 1/11β и 1/11α оказывается в 1.4 раза меньше, чем его расчетноезначение, что является независимым свидетельством конформационного обмена в эквиленине(40), который показан на рисунке 4-57г.Данные по измерению ЯЭО дают возможность сделать оценку соотношениянаселенностей конформеров (А) и (В). Наиболее точные результаты могут быть получены прииспользовании для этой цели расстояния r7-15α, которое, согласно расчетным данным, должнобыть наиболее чувствительным к населенности минорного конформера (В).
Для оценки333эффективного значения этого расстояния <r7-15α>, в качестве эталонного было выбранорасстояние r7-14β, которое в конформерах (А) и (В) оказывается практически одинаковым.Тогда на основании наблюдаемого значения <r7-15α> = 3.2 Å населенность конформера (В)составляет около 4%.Экспериментальные данные по анализу пространственных взаимодействий (ЯЭО),свидетельствующие о присутствии в растворе конформера (В), полностью подтверждаютсярезультатами измерения величин скалярных констант между протонами колец С и D, а такжехарактером их температурных изменений. В качестве примера на рисунке 4-57в показаныизменения в мультиплетной структуре сигнала протона 12β при повышении температуры от20 до 60 °С. Ниболее существенным из них является увеличение с 3.09 до 3.55 Гц константы3J12β-11α между протонами, которые в конформации (А) являются псевдоэкваториальными, апри переходе в конформацию (В) становятся псевдоаксиальными.
Согласно расчетам (ММ+)торсионный угол Н11α-С11-С12-Н12β в доминирующем конформере (А) составляет 66°, а вминорном конформере (В) – 172.6° (см. соответствующие ньюменовские проекции по связиС11-С12 на рисунке 4-57г слева и справа). Этим величинам углов θ11α-12β соответствуютследующие расчетные значения вицинальных констант: 3J11α-12β(А) = 2.04 Гц, 3J11α-12β(В) = 13.35Гц. Следовательно, при увеличении температуры на 40° населенность минорного конформера(В) увеличивается на 4.1% (с 9.3 до 13.4%).Поскольку корректность полученных оценок населенности РВ в значительной мерезависит от точности расчетных (ММ+) торсионных углов и использованной модификациикарплусовской зависимости [91, β-эффект)], то аналогичным образом были такжесопоставлены экспериментальные и расчетные значения другой вицинальной константы 3J11β-12α: 3J11β-12α(ЯМР)20° = 11.42 Гц, 3J11β-12α(ЯМР)60° = 10.90 Гц, θ11β-12α(А) = 193.7°, θ11β-12α(В) = 296.3°,3J11β-12α(А) = 12.86 Гц, 3J11β-12α(В) = 2.34 Гц.
Эти данные свидетельствуют о том, что в том жетемпературном интервале (от 20 до 60 °С) увеличение доли минорного конформерапроисходит на 4.9% (с 13.7 до 18.6 %). Следует отметить, что различие в оценкетемпературного изменения населенности РВ на основе констант 3J12β-11α и 3J11β-12α, помимоуказанных выше факторов, может быть связано также с погрешностью измерения ихэкспериментальных значений при температурах 20 и 60 °С. Поэтому для определения вкладаэтой погрешности в том же температурном диапазоне было проведено дополнительноеизмерение значений констант3J12β-11α и3J11β-12α при последовательном увеличениитемпературы на 5 градусов (Табл. 4-8) и построена зависимость <3J> = ƒ(1/T), котораяпоказана на рисунке 4-58а.334Таблица 4-8.Температурная зависимость скалярных констант <3,4Jij > (Гц) для эквиленина (40)*) ивычисленное соотношение населенностей РB : PA333343J11α-12βJ11β-12βJ11β-12αJ14β-15αJ14β-15βJ14β-12β№ t, °CРB : PA**)**)(○)(∆)(□)(▼)(■)(●)1203.095.7711.4211.057.121.240.097 : 0.9032253.135.7111.3711.007.121.230.102 : 0.8983303.195.7011.3210.947.141.220.108 : 0.8924353.255.6411.2610.997.151.210.113 : 0.8875403.325.6811.1910.887.161.200.12 : 0.886453.385.6411.1110.887.161.1950.128 : 0.8727503.415.6611.0410.737.171.180.135 : 0.8658553.475.6210.9910.797.171.180.14 : 0.869603.555.6010.9010.687.181.170.149 : 0.851*)– Значения констант усреднены по двум экспериментам и по нескольким (от 2-х до 8-ми взависимости от мультиплетности сигнала) значениям в каждом из них.**)– Значения 3J11β-12α использовались для определения населенностей конформеров РA и РВ (при3J11β-12α(А) = 12.4 Гц, 3J11β-12α(В) = 2.34 Гц).Считая, что характер зависимостейэтих констант от обратной температуры(1/T) в узком интервале ее измененияявляется практически линейным, даннаяпроцедурапозволилаполучитьболееточные значения констант при 20 и 60 °С(на рисунке 4-58а это показано пунктиром),поскольку погрешность их значений в этомслучае определяется среднеквадратичнымотклонением (sd) для 9-ти температурныхизмерений, которое для констант 3J11β-12α и3J12β-11αсоставляетсоответственно.0.02Хорошои0.013видно,Гц,чтоприведенные выше наблюдаемые значенияконстанты 3J11β-12α при 20 и 60 °С являютсяРис.
4-58. Зависимости а) – абсолютных Jij и б)– относительных ∆Jij = Jij(20°) - Jij(60°) величинскалярных констант для эквиленина (40) отобратной температуры 1/T (○ - 3J11α-12β, ∆ - 3J11β3J11β-12α, ▼ - 3J14β-15α, ■ - 3J14β-15β,12β, □ 4● - J14β-12β).заниженными примерно на 0.03 Гц, а константы3353J12β-11α, наоборот, завышенными примерно на 0.02 Гц, по сравнению с их значениями,полученными в результате использования зависимости <3J> = ƒ(1/T). Это в обоих случаяхприводит к небольшому увеличению (примерно на 0.3%) экспериментальных оценокнаселенности минорного конформера (B) эквиленина (40), но практически не влияет наразличие в величинах РВ, полученных на основании измерений3J11β-12α и3J12β-11α.+Следовательно, это различие связано с точностью расчетных (ММ ) торсионных углов и/или сиспользованной модификацией карплусовской зависимости [91, β-эффект].
Второй из этихдвух факторов следует считать более вероятным, поскольку в области 90° и 180° вицинальныеконстанты 3JH-H крайне слабо зависят от торсионных углов.Поэтому, чтобы устранить указанное различие, достаточно предположить, что расчетноезначение константы3J11β-12α(А) = 12.86 Гц для доминирующего конформера (А) являетсязавышенным примерно на (0.4 – 0.5) Гц. Тогда, значению этой константы 11.45 Гц притемпературе 20 °С, в случае 3J11β-12α(А) = 12.4 Гц и 3J11β-12α(В) = 2.34 Гц, соответствует РВ(20°) =9.4% населенности минорного конформера (В), а значению 10.93 Гц, полученному при 60 °С,соответствует РВ(60°) = 14.6%.Таким образом, при сделанном предположении полученные результаты для РВ на основеизмерения константы 3J11β-12α практически совпадают с аналогичными данными, полученнымина основании измерения константы3завышенномконстантырасчетномзначенииJ11α-12β.
Следует отметить, что предположение о3J11β-12α(А)имеетэкспериментальноеподтверждение в виде величин этой константы для конформационно жестких эквиленинов(41), (42б) и (42в), которые имеют близкое с конформером (А) эквиленина (40)пространственное строение кольца С. Для них наблюдаемое значение константы 3J11β-12αсоставляет (11.6 ± 0.2) Гц, а ее расчетное значение оказывается несколько больше: 11.9 Гц.Для доказательства характера конформационного обмена в стероиде (40) не менеесущественным является температурное изменение вицинальной константы 3J14β-15α, котороесвидетельствует об изменении конформации кольца D.
При увеличении температуры от 20 до60 °С происходит ее уменьшение с 11.05 до 10.68 Гц (см. табл. 4-8 и график зависимости ∆J14β15α= ƒ(1/T) на рисунке 4-58б). Это уменьшение вполне соответствует характеру измененияторсионного угла θ14β-15α, который в конформере (А) по данным метода ММ+ составляет163.5°, а при переходе в конформер (В) уменьшается до 81.4°. Приведенным значениям угловсоответствуют расчетные константы 3J14β-15α (А) = 12.13 Гц, 3J11β-12α(В) = 0.53 Гц. Следовательно,при указанном увеличении температуры происходит увеличение населенности минорногоконформера (В) с 9.3 до 12.5%, что достаточно хорошо совпадает с оценками величины РВ,сделанными на основании измерения вицинальных констант в смежном кольце С. Однако,336следует отметить, что точность измерения константы 3J14β-15α, которое проводилось на сигналепротона 15α, значительно уступает точности измерения констант 3J11α-12β и 3J11β-12α, посколькуэтот сигнал перекрывается с сигналом протона 12α в области 1.75 – 1.8 м.д.
(Рис. 4-53).Следовательно, температурное изменение константы3J14β-15α носит лишь качественныйхарактер: разброс точек (▼) для зависимости ∆J14β-15α = ƒ(1/T) характеризуется параметрами r= 0.943 и sd = 0.045 Гц.На рисунке 4-58б приведены также температурные зависимости изменения вицинальныхконстант 3J14β-15β (■) и 3J11β-12β (∆), а также дальней константы 4J14β-12β (●).
Диапазон ихизменения оказывается значительно меньше, чем в предыдущих случаях, и сопоставим спогрешностью измерения. Тем не менее, с повышением температуры наблюдается явноеувеличение константы 3J14β-15β и уменьшение констант 3J11β-12β и 4J14β-12β. Характер этихизменений полностью согласуется с рассматриваемой моделью конформационного обменаэквиленина (40), показанного на рисунке 4-57г. Чтобы убедиться в этом, были использованырасчетные (ММ+) значения торсионных углов для конформеров (А) и (В), на основаниикоторых получены следующие расчетные значения вицинальных констант:θ14β-15β(А) = 44.6°, θ14β-15β(В) = 323.7°;→θ11β-12β(А) = 310.1°, θ11β-12β(В) = 54.9°;→3J14β-15β(А) = 5.98 Гц3J11β-12β(А) = 5.00 Гц<>J14β-15β(В) = 7.55 Гц;33J11β-12β(В) = 3.99 Гц.Уменьшение дальней константы 4J14β-12β при повышении температуры также вполнезакономерно, поскольку в конформации (А) протоны 14β и 12β псевдоэкваториальны (вкольце С) и скалярное взаимодействие между ними W-типа оказывается максимальным, а вконформации (B) эти протоны являются псевдоаксиальными и взаимодействие W-типа нереализуется.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
