Диссертация (1145465), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Таким образом, температурные изменения 6-ти скалярных констант (Табл. 4-8)является следствием быстрого в шкале времени ЯМР конформационного обмена, которыйможет быть зарегистрирован даже по небольшим температурным изменениям величинскалярных констант (Рис. 4-58).При определении термодинамических параметров ∆Н и ∆S для эквиленина (40)использовалась температурная зависимость наблюдаемой константы <3J11α-12β> в интервале 20– 60 °С. Для этого были вычислены соотношения населенностей конформеров РВ : РА прикаждой температуре (Табл.
4-8), определены значения lnK и построена зависимость lnK =f(1/T), которая приведена на рисунке П4-2а в приложении П4. В результате были полученыследующие оценки термодинамических параметров двухпозиционного равновесия стероида(40):∆Н = (2.38 ± 0.02) ккал/моль, ∆S = (3.65 ± 0.2) кал.моль.-1град.-1, ∆E(298) = (1.29 ± 0.03)ккал/моль.337Cледует отметить, что все попытки доказать существование конформационного обмена вэквиленине (40) с помощью обнаружения характерных динамических изменений формылиний в спектрах ЯМР 1Н и13С при понижении температуры до –60 °С не дали желаемыхрезультатов. Наблюдалось лишь типичное уширение всех без исключения сигналов,вызванное увеличением вязкости раствора и соответствующим уменьшением скоростидиффузии. При этом точность измерения скалярных констант резко уменьшалась. Поэтому вданном случае использование высокотемпературных измерений в условиях быстрого в шкалевремени ЯМР конформационного обмена оказывается наиболее удобным и надежнымспособом доказательства его существования.Конформационный обмен D-гомо-14β-аналога (42a).
Для эквиленина (42a), также каки для эквиленина (40), наличие конформационного обмена было обнаружено благодарязавышенному значению интегральной интенсивности кросс-пика 7/15α в спектре NOESY (Рис.4-59а) и температурному изменению вицинальных констант3J11α-12β и3J11β-12α. Однакоконстанта 3J11α-12β может быть измерена только на сигнале протона 11α (3.26 м.д.), поскольку вданном случае сигнал протона 12β (1.48 м.д.) перекрывается с сигналом протона 15α, аконстанта 3J11β-12α может быть измерена только на сигнале протона 11β, так как сигнал протона12α оказывается перекрытым сигналом ацетильных протонов в области 2.1 м.д.
Поэтомуточность оценок указанных констант в данном случае является недостаточной дляколичественной оценки населенностей конформеров как это было сделано для эквиленина(40). Тем не менее, наблюдаемое заметное увеличение значения константы <3J11β-12α> с 10.9Гц до 11.3 Гц при понижении температуры с 30 до -20 ºС соответствует уменьшению долиминорногоконформера(В)эквиленина(42а)иподтверждаетсуществованиеконформационного равновесия.Поэтому в данном случае в качестве дополнительных аргументов в пользусуществованияконформационнойподвижностивэквиленине(42a)использованыхарактерные температурные изменения формы линий отдельных сигналов в спектрах ЯМР 1Ни 13С (на рисунках 4-59б и 4-59в, соответственно, динамические уширения сигналов показаныстрелками). Более того, при низких температурах в условиях медленного в шкале времениЯМР обмена удалось обнаружить отдельные протонные сигналы, принадлежащие минорнойконформации (В), и по их интегральной интенсивности оценить соотношение населенностейконформеров РА и PВ в этих условиях.
На рисунке 4-59а показана процедура определениянаселенности минорного конформера (В) эквиленина (42a) при комнатной температуре на338основе использования относительных интегральных интенсивностей кросс-пиков 7/15β и7/15α, которые соотносятся как 1.0 : 0.34.Рис. 4-59. а) – Фрагмент спектра NOESY (τm = 0.5 c) и расчетная зависимость <r7-15α> отнаселенности основного конформера (А) эквиленина (42a) и фрагменты температурныхзависимостей его спектров б) – ЯМР 1Н и в) – DEPT-135 в СDCl3.339Согласно расчетам методом ММ+ в преимущественной конформации (A) межпротонныерасстояния r7-15β и r7-15α равны, соответственно, 2.59 Å и 3.63 Å и, следовательно, приотсутствии конформационного обмена соотношение интенсивностей указанных кросс-пиковдолжно составлять 1.0 : 0.13.Таким образом, завышение в 2.6 раза экспериментальной интенсивности кросс-пика7/15α по сравнению с его расчетным значением является свидетельством присутствия врастворе минорного конформера (В), а интенсивность этого кросс-пика соответствуетусредненной по времени скорости кросс-релаксации между протонами 7 и 15α.
При выборе вкачестве эталонного расстояния r7-15β(А) = 2.59 Å, соответствующего преимущественнойконформации (А), можно пренебречь вкладом в интенсивность кросс-пика 7/15β минорнойконформации (В), в которой расстояние r7-15β(В) = 3.56 Å почти на 1 Å превосходит егозначение для конформера (А). Следует отметить, что в случае эквиленина (42a) расстояние r714βдля использования в качестве эталонного оказывается менее удобным по сравнению сэквиленином (40), поскольку его значения в конформерах (А) и (В) отличаются друг от друга:r7-14β(А) = 2.41 Å, r7-14β(В) = 2.82 Å, и, следовательно, необходимо дополнительно учитыватьвклад минорного конформера в интенсивность кросс-пика 7/14β. При выборе rэт. = r7-15β(А) =2.59 Å эффективное расстояние <r7-15α> оказывается равным 3.08 Å. Это значениесоответствует следующему соотношению населенностей конформеров: РА : РВ = 0.93 : 0.07(см.
график зависимости <r> = ƒ(РА) на рисунке 4-59a).Необходимо добавить, что при анализе спектра NOESY эквиленина (42a) былообнаружено еще одно свидетельство конформационного обмена – пространственноевзаимодействие протонов 17аα и 11α (Рис. 4-60б). Интенсивность соответствующего кросспика 17аα/11α составляет около 7% по отношению к эталонному кросс-пику 7/15β. Однако, вконформере (А) по данным метода ММ+ расстояние r17aα-11α(А) = 4.8 Å и, следовательно,расчетное значение относительной интенсивности кросс-пика 17аα/11α при отсутствии обменане должно превосходить 2.5%. Таким образом, завышение экспериментальной интенсивностикросс-пика 17аα/11α по отношению к эталонному кросс-пику 7/15β за счет присутствия врастворе минорного конформера (В), в котором расчетное расстояние r17aα-11α(В) = 2.17 Å,составляет 2.7 раза.
Это практически совпадает с соответствующими данными (см. выше) длякросс-пика 7/15α. В этой связи следует отметить, что использование кросс-пика 17аα/11α дляоценки населенностей конформеров, несмотря на хорошее соответствие степени завышенияего интенсивности с данными для кросс-пика 7/15α, дает менее точные результаты, посколькупогрешность измерения в этом случае оказывается значительно больше из-за его низкой340абсолютной интенсивности по сравнению с кросс-пиком 7/15α, для которого соотношениесигнал/шум оказывается почти в пять раз выше.Рис.
4-60. Фрагменты спектров а) – EXSY (τm = 0.5 c, ацетон-d6. -62 °С), б) – NOESY (τm = 0.5c, CDCl3,. 20 °С) и ЯМР 1Н сигнала протона 17аα эквиленина (42a), зарегистрированного в) –в CDCl3 при 20 и -50 °С и г) – в CD2Cl2 при -80 °С.Сточкизренияколичественногоопределениясоотношениянаселенностейконформеров (А) и (В) эквиленина (42a) наибольший интерес представляет сигнал протона17аα, поскольку на основании его мультиплетной структуры в условиях медленного в шкалевремени ЯМР обмена (Рис. 4-60а, в, г) удалось получить экспериментальные значенияскалярных констант 3J17аα-17α и 3J17аα-17β для каждого из конформеров: 3J17аα-17α(А) = 2.7 Гц, 3J17аα-34117α(В)= 4.2 Гц и 3J17аα-17β(А) = 2.7 Гц,3J17аα-17β(В) = 12.4 Гц.
Для этого, наряду с изучениемэквиленина (42a) в дейтерохлороформе, были проведены измерения указанных констант вацетоне-d6 и CD2Cl2, которые позволили использовать более низкие температуры безсущественной потери разрешающей способности, связанной с вязкостью раствора. На рисунке4-60в видно, что сигнал при 5.2 м.д. протона 17аα минорной формы (В), полученный в CDCl3при температуре –50 °С, является уширенным как из-за остаточных обменных эффектов, так ииз-за высокой вязкости растворителя.
Поэтому дальнейшее понижение температуры с цельюзамедления конформационного обмена и наблюдения мультиплетной структуры этого сигналане приводит к желаемому результату. Однако, при использовании ацетона-d6 в экспериментеNOESY-EXSY (Рис. 4-60а), проведенном при –62 °С, хорошо видно, что мультиплетнаяструктура обменного кросс-пика 17aα(A)/17aα(B), наличие которого доказывает принадлежностьсигнала при 5.2 м.д.
протону 17аα(В), содержит одну большую (~10 Гц) скалярную константу,соответствующую 3J17аα-17β(В). К сожалению, сравнительно невысокое цифровое разрешениеэтого двумерного спектра не позволяет с необходимой точностью измерить вицинальныеконстанты 3J17аα-17α(В) и 3J17аα-17β(В). Поэтому точные значения этих констант были полученынепосредственно из спектра ЯМР 1Н эквиленина (42a) в CD2Cl2 при температуре –80 °С (рис.4-60г).
В этих условиях населенность минорного конформера (В), оценка которого быласделана с использованием интегральной интенсивности сателлитных (13СН) сигналовосновного конформера (А), составляет около 1.0%. В случае эквиленина (42a) дляопределения населенностей конформеров в интервале от –10 °С до 30 °С использоваласьконстанта <3J11β-12α> и значение константы <3J17аα-17β> = 3.4 Гц при 20 °С, а также соотношениенаселенностей конформеров при –50 °С (РВ : РА = 0.015: 0.985, см. рис.
4-59в), полученное вусловиях медленного обмена, и результаты использования ЯЭО для оценки эффективногорасстояния <r7-15α>при 20 °С: РВ : РА = 0.07: 0.93 (см. рис. 4-59а и таблицу П4-13 вприложении П4).На основании зависимости lnK = f(1/T), которая приведена на рисунк П4-2б вприложении П4, для стероида (42а) были получены следующие оценки термодинамическихпараметров: ∆Н = (2.98 ± 0.06) ккал/моль, ∆S = (5.0 ± 0.3)кал.моль.-1град.-1, ∆E(298) = (1.49 ±0.06) ккал/моль. При получении значений ∆G≠(А) и ∆G≠(В) для эквиленина (42a) использоваласьтемпература коалесценции Тс = 243 °К (точка коалесценции показана контурными стрелками,рис.
4-59б) и разница химических сдвигов сигнала протона 17аα в конформациях (А) и (В): ∆ν= 108 Гц, которая была определена при температуре -50 ºС. На основании этих параметров(подробнее см. в приложении П4 дополнительный текст для эквиленина (42а)) было получено:∆GA≠(243º) = 13.24 ккал/моль и ∆GB≠(243º) = 11.47 ккал/моль с погрешностью ±0.2 ккал/моль.3424.2.2. 14β-Аналоги эстра-1,3,5(10),8(9),15(16)-пентаеновКонформационный анализ эстра-1,3,5(10),8(9),15(16)-пентаенов методом ЯМР на ядрах1Н и 13С был проведен на примере изучения 7α,16-диметил-14β-аналогов (43) и (44) [364].Протонный спектр этих стероидов достаточно прост для идентификации сигналов и нарисунке 4-61 показано расположение сигналов алифатических протонов, а в приложении П4 втаблицах П4-14 и П4-15 приведены химические сдвиги в спектрах ЯМР1Н и13С,соответственно.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
