Диссертация (1145465), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Следует отметить, что отсутствие в этом перечне взаимодействия междупротонами 8β (1.26 м.д.) и 11β (1.21 м.д.) объясняется невозможностью его регистрации вспектре NOESY из-за крайне небольшой (всего 0.05 м.д.) разницы их химических сдвигов, чтонаиболее четко видно в спектре J-COSY (Рис. 5-5б), в котором наблюдается почти полноеперекрывание сигналов указанных протонов (см. разрезы а-а и с-с), имеющих похожуюмультиплетную структуру, характерную для аксиальных протонов (Рис. 5-5с)..Рис.
5-5. Фрагменты спектров а) – ЯМР 1Н и б) – J-COSY 19-нор-D-гомотестостерона (45). в)‒ F2-разрезы перекрывающихся сигналов протонов 8β (а-а), 16α (b-b) и 11β (с-с), полученныепосле поворота матрицы спектра J-COSY на 45°.Для аксиальных протонов, находящихся в α-области молекулы (45), в спектре NOESY(Рис. 5-3б) обнаруживаются не менее существенные пространственные взаимодействия: 1α/9α,9α/12α, 9α/14α, 12α/14α, 12α/17aα, 14α/17aα, 14α/16α и 17aα/16α. В этот перечень по понятнымпричинам не входит лишь взаимодействие между протонами 9α (0.88 м.д.) и 7α (0.95),355поскольку соответствующий кросс-пик находится слишком близко от диагонали спектраNOESY, чтобы быть обнаруженным.Наконец, крайне важными для доказательства строения молекулы (45) являются двапространственных взаимодействия между парами экваториальных протонов, находящихся вразных ее кольцах и имеющих противоположную (α или β) ориентацию: 1β/11α и 7β/15α.Поскольку соответствующие кросс-пики не перекрываются с другими и имеют достаточнобольшую интенсивность (на рисунке 5-3б эти кросс-пики отмечены пунктирнымипрямоугольными рамками), а радиус-векторы соответствующих межпротонных расстоянийr1β-11α и r7β-15α, согласно расчетам (ММ+), имеют близкие между собой небольшие (~10° – 15°)полярные углы, то эти расстояния оказываются наиболее удобными для их сопоставлениямежду собой на количественном уровне и сравнения с соответствующими расчетнымиданными, которые приведены на рисунке 5-3г: r1β-11α(MM+) = 2.19 Å, r7β-15α(MM+) = 2.09 Å.Вданномслучаедляоценкиэкспериментальныхзначенийэтихрасстоянийиспользовались абсолютные (Sij), а не приведенные (Sij/Sii) интегральные интенсивностисоответствующих кросс-пиков, поскольку из-за перекрывания сигналов протона 1β ссигналами 2β и 6β, сигнала протона 7β с сигналами 10β и 12β и сигнала протона 15α ссигналом 17α, только для одного из четырех рассматриваемых протонов – 11α, интегральнаяинтенсивность диагонального пика (S11α-11α) может быть измерена с достаточно высокойточностью путем непосредственного его интегрирования.При выборе в качестве эталонного расстояния r7β-15α с расчетным значением 2.09 Åсоотношенияэкспериментальныхабсолютныхинтенсивностейдлясимметричныхотносительно диагонали кросс-пиков S7β-15α/S1β-11α и S15α-7β/S11α-1β составляют, соответственно,1.42 : 1 и 1.36 : 1.
Если использовать их среднее значение (S7β-15α/S1β-11α + S15α-7β/S11α-1β)/2 =1.39 : 1, которое компенсирует возможную асимметрию базовой плоскости вблизи диагоналифазочувствительного спектра NOESY и/или возможные различия в скоростях продольнойрелаксации взаимодействующих протонов, то в этом случае экспериментальное значениерасстояния между экваториальными протонами 1β и 11α составляет: r1β-11α = 2.09 (1.39)1/6 =2.21 Å, что с высокой точностью соответствует его расчетному значению 2.19 Å, полученномуметодом ММ+. Таким образом, использование данных о протон-протонных пространственныхвзаимодействиях в молекуле (45) на качественном и количественном уровне полностьюсоответствует представленной на рисунке 5-3г конформации этой молекулы.Для конформационного анализа 19-нор-D-гомотестостерона (45) также не менеесущественнымиявляютсярезультатысравнительногоколичественногоанализаэкспериментальных и расчетных значений торсионных углов θН-Н и соответствующих им356вицинальных констант 3JH-H.
Эти данные приведены в таблице 5-1, а их сопоставлениепоказано на рисунках 5-6 и 5-7 в виде корреляционных зависимостей для величин 3JH-H и θН-Н,соответственно.Таблица 5-1.Экспериментальные и расчетные (ММ+, РМ3) вицинальные константы (3J, Гц)и торсионные углы (θ, °) для 19-нор-D-гомотестостерона (45).№Нi-Hj3 эксп.θэксп.θрасч.(ММ+)θрасч.(РМ3)12345678910111213141516171819202122232425262728293031321α-2α1α-2β1α-10β1β-2α1β-2β1β-10β6α-7α6α-7β6β-7α6β-7β7α-8β7β-8β8β-9α8β-14α9α-11α9α-11β11α-12α11α-12β11β-12α11β-12β14α-15α14α-15β15α-16α15α-16β15β-16α15β-16β16α-17α16α-17β16β-17α16β-17β17α-17аα17β-17аα4.813.09.62.84.85.04.22.613.75.411.63.410.210.43.410.93.93.613.73.73.112.24.32.513.04.14.413.12.54.34.611.4-51.0-164.5148.661.1-51.549.453.7-62.0~18047.9162.7-58.1155.9-156.358.0156.7-55.456.4~180-56.2-59.9-166.752.9-62.4171.454.2-52.4-170.562.6-53.654.7184.3-54.7-174.5165.663.1-56.746.555.4-62.6173.655.6179.3-60.6177.8-178.855.6173.8-55.361.7-171.8-54.8-59.2-178.654.3-63.9171.553.3-52.6-170.565.6-52.255.4174.0-59.3-176.2173.257.0-60.058.156.7-59.5172.956.7178.7-65.6178.7-176.961.1176.3-57.158.7-173.4-57.5-64.0-179.456.8-59.5173.056.7-58.1-175.158.2-58.861.9178.5J3 расч.(ММ+)J4.0213.8112.092.443.735.573.862.5013.313.8612.692.9712.0312.153.8212.573.922.6513.213.983.2312.794.032.2613.014.274.3713.162.024.574.4810.993 расч.(РМ3)J3.1213.8712.643.563.093.423.613.0313.273.6512.682.2212.0412.122.8912.653.573.1713.303.472.4612.803.562.9813.093.633.3113.403.263.413.4311.25Следует отметить, что при изучении 19-нор-D-гомотестостерона (45) с помощьюкорреляционных методов спектроскопии ЯМР величины практически всех скалярныхконстант2-4JH-H были определены c точностью не хуже ±0.2 Гц.
В результате для357сравнительного анализа был использован достаточно большой набор экспериментальных ирасчетных вицинальных констант 3JH-H, состоящий из 32-х пар значений (n = 32).Рис. 5-6.Корреляционные зависимости экспериментальных и расчетных вицинальныхконстант 3JH-Н, полученных на основе данных методов а) – ММ+, б) – PM3 и с) – междурезультатами этих расчетных методов для 19-нор-D-гомотестостерона (45). а') и б') –аналогичные корреляционные зависимости для уменьшенного набора из 20-ти констант 3JH-Н <6 Гц, которые отмечены в а) и б) пунктирным прямоугольником. г) – отклонения расчетныхвеличин 3Jрасч.
от их экспериментальных значений 3Jэксп. для каждой из приведенных в таблице5-1 пар взаимодействующих протонов, где N – порядковый номер в этой таблице.Рис. 5-7. Корреляционные зависимости экспериментальных и расчетных торсионных угловθH-Н, полученных на основе данных методов а) – ММ+, б) – PM3 и с) – между результатамиэтих расчетных методов для 19-нор-D-гомотестостерона (45).
а') и б') – аналогичныекорреляционные зависимости для уменьшенного набора из 20-ти торсионных углов в области-80° < θH-Н < 80°, которые отмечены в а) и б) пунктирным прямоугольником. г) – отклонениярасчетных величин θрасч. от их экспериментальных значений θэксп. для каждой из приведенныхв таблице 5-1 пар взаимодействующих протонов, где N – порядковый номер в этой таблице.358Такой большой набор экспериментальных данных для вицинальных констант 3JH-Hпозволяет сделать заключение об относительной точности пространственного строениямолекулы 19-нор-D-гомотестостерона (45), полученного в результате использования двухрасчетных методов ММ+ и РМ3.
Хорошо видно, что использование метода ММ+ как дляоценки расчетных торсионных углов θрасч., так и соответствующих значений вицинальныхконстант 3Jрасч., при сопоставлении их с экспериментальными данными обеспечивает лучшеесоответствие (см. корреляционные зависимости и параметры на рисунках 5-7а и 5-6а) посравнению с использованием для получения этих же расчетных данных методом РМ3 (см.рисунки 5-7б и 5-6б).Аналогичное изучение 19-нор-8α,10α-аналога тестостерона (46) дало возможностьсделать вывод о его существовании в растворе в виде быстрого в шкале времени ЯМРконформационного равновесия между формами (А) и (B), которое связано с изменениемпространственного строения кольца А.
Чтобы убедиться в этом, достаточно проанализироватьучасток спектра ЯМР 1Н этой молекулы (Рис. 5-8а), в котором находятся четыре хорошоразрешенных сигнала протонов 2α, 2β, 10α и псевдоэкваториального протона 6β. Посколькупоследний из них по сравнению с другими наименее чувствителен к изменению конформациикольца А, то структура его дублет-триплетного сигнала на рисунке 5-8а показанапунктирными линиями.Рис. 5-8.
а) – фрагмент спектра ЯМР 1Н 19-нор-8α,10α-аналога тестостерона (46) при 20 ºС вСDCl3 и в) – увеличенные высокочастотные фрагменты мультиплетной структуры сигналовпротонов 1) - 2β и 2) - 2α при температурах 20 ºС и 50 ºС, на которых цифрами (в Гц) указанызначения вицинальных констант 3J2β-1α и 3J2α-1β, соответственно (фрагменты (1) и (2) отмеченыв (а) скобкой - “˽”. б) – Конформационный обмен 19-нораналога тестостерона (46).359Этот сигнал перекрывается с низкочастотной частью мультиплетного сигнала протона2β (2.44 м.д.), имеющего хорошо выраженную структуру дублета дублета дублетов (16.4, 9.02,5.8 Гц).
Точно такую же мультиплетную структуру имеет сигнал протона 2α, находящийся при2.30 м.д. и обладающий практически таким же набором вицинальных констант с протонами 1βи 1α: 3J2α-1β = 8.12 Гц и3J2α-1α = 5.5 Гц. Одной из возможных причин близости величинскалярных взаимодействия геминальных протонов 2α и 2β с протонами 1β и 1α может быть ихусреднение в условиях быстрого в шкале времени ЯМР конформационного обмена. Врезультате этого два вицинальных протона, находящиеся в одном из конформеров ваксиальном положении и имеющие наибольшее значение константы3Jах-ах (~13 Гц),переходят в экваториальное положение во втором конформере, для которого вицинальнаяконстанта 3Jeq-eq оказывается равной приблизительно 3 Гц. При соизмеримом соотношениинаселенностей этих конформеров наблюдаемые константы <3J2β-1α> и <3J2α-1β> могут оказатьсяпочти равными между собой: 9.02 Гц и 8.12 Гц.
Одновременно с этим вицинальные константымежду аксиальными и экваториальными протонами 3Jax-eq в каждом из конформеров, имеющиепри конформационном переходе гораздо меньший диапазон изменения, в указанных условияхтакже должны быть близкими по величине: <3J2β-1β> = 5.8 Гц и <3J2α-1α> = 5.5 Гц.Для того, чтобы подтвердить версию о существовании конформационного обмена вкольце А стероида (46) было проведено изучение температурной зависимости вицинальныхконстант между протонами в положениях 1 и 2 (Рис. 5-8в) в узком температурном интервале20 º – 50 ºС, но с высокой точностью (± 0.02 Гц). Поскольку температурное изменение величинконстант <3J2β-1α> и <3J2α-1β> крайне невелико, а для констант <3J2β-1β> и <3J2α-1α> онопрактически отсутствует, то на этом рисунке в увеличенном виде показано сравнение придвух температурах 20 и 50 ºС только трех крайних линий сигналов 2β (1) и 2α (2), которыенаходятся в их высокочастотной части и наиболее удобны для точных измерений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
