Диссертация (1145465), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Хорошовидно, что при повышении температуры только одна из трех линий меняет свое положение, ахарактер этого изменения для сигналов 2β и 2α оказывается противоположным: в первомслучае наблюдается уменьшение константы <3J2β-1α> на 0.18 Гц, а во втором увеличениеконстанты <3J2α-1β> на 0.13 Гц. При этом не наблюдается никаких существенных измененийконстант <3J2β-1β>и <3J2α-1α>. Следовательно, в наиболее энергетически выгоднойконформации (А) стероида (46) протоны 2β и 1α занимают аксиальное положение в кольце А,а в минорной конформации (В) они становятся экваториальными и поэтому при повышениитемпературы наблюдается уменьшение усредненной обменом константы <3J2β-1α>, чтосоответствует небольшому увеличению доли минорного конформера (В).
Следовательно, дляпротонов 2β и 1α при повышении температуры должно выполняться противоположное360изменение константы между ними – она увеличивается, так как растет доля конформера (В), вкотором эти протоны оказываются транс-аксиальными и имеют большую константускалярного взаимодействия: <3J2α-1β>(В) ≈ 13 Гц.Эти выводы полностью объясняют мультиплетную структуру сигнала протона 10α,которая может быть охарактеризована как квартетная. Следовательно, этот протон имеет 3практически одинаковых по величине (~ 6 Гц) скалярных взаимодействия с вицинальнымипротонами 9α, 1α и 1β. Кроме того, протон 10α имеет дальние взаимодействия с протонами 4(4J4-10α = 2.0 Гц) и 6α (4J6α-10α = 1.3 Гц) и этим объясняется значительное уширение линий егоквартетного сигнала при 2.55 м.д.
(Рис. 5-8а). В свою очередь сравнительно небольшаявеличина константы 3J10α-9α = 6 Гц совместно с кросс-пиком 10α/9α в спектре NOESY (Рис. 59б) является прямым доказательством одинаковой α-ориентации этих протонов.Рис. 5-9. Фрагменты спектров а) – COSY-90 и б) – NOESY (τm = 0.5 c) 19-нор-8α,10αаналога тестостерона (46). в) ‒ Зависимость lnK от 1/T, г) – ньменовские проекции по связиС10-С1 и д) – изменение расстояния r6β-11α для конформеров (А) и (В) этого стероида.361Объяснение одинаковых значений констант 3J10α-1α = 6 Гц и3J10α-1β = 6 Гц может бытьсделано лишь в предположении существования быстрого в шкале времени ЯМР равновесиямеждуконформерами (А) и (В), которое показано на рисунке 5-8б. Таким образом,представленные выше доказательства конформационного обмена, связанного с изменениемпространственного строения кольца А, позволяют сделать оценку населенностей конформеров(А) и (В).
В качестве значений вицинальных констант между протонами 2β и 1α длядоминирующего конфомера (А), в котором эти протоны являются аксиальными, выбранозначение 14.4 Гц, а для минорного конформера (В), в котором они экваториальны, выбранозначение 2.7 Гц. Эти значениядостаточно хорошо соответствуют экспериментальнымданным по определению вицинальных констант в конформационно жестких и структурноблизких к стероиду (46) аналогах тестостерона. Они также достаточно хорошо согласуются сданными расчетных методов (ММ+ и РМ3).
Тогда экспериментальному значению константыпри 20 ºС <3J2β-1α> = 9.02 Гц и диапазону ее изменения 11.7 Гц соответствует соотношениенаселенностей РА : PB = 54 : 46, а при температуре 50 ºС возрастает доля конформера (В) и этосоотношение становится равным 52.5 : 47.5.В результате оптимизации геометрии конформеров (А) и (В) методом ММ+ были такжеполучены значения торсионных углов между протонами 10α и 1α, 1β (Рис. 5-9г) и вычисленысоответствующие вицинальные константы:θ10α-1α(A) = 32.59º,3J10α-1α(A) = 7.9 Гц,θ10α-1β(A) = -84.47º,3J10α-1β(A) = 0.5 Гц,θ10α-1α(B) = -52.63º,θ10α-1β(B) = -172.38º;J10α-1α(B) = 4.4 Гц,33J10α-1β(B) = 12.6 Гц.Следовательно, в условиях быстрого конформационного обмена (А)(В) притемпературе 20 ºС, когда соотношение населенностей конформеров составляет 54 : 46,расчетное значение наблюдаемой константы <3J10α-1α> составляет 6.5 Гц, а константы <3J10α-1β>‒ 7.0 Гц.
Хотя эти расчетные данные для усредненных обменом констант оказываютсянесколько завышенными по сравнению с их экспериментальными значениями (6.0 Гц), ониполностью подтверждают конформационный обмен стероида (46). Из графика зависимостиlnK = f(103/T) были получены (Рис. 5-9в)следующие оценки термодинамическихпараметров20: ∆Н = (0.39±0.02) ккал/моль, ∆S = (1.02±0.03) кал.моль.-1град.-1, ∆E(293°) =(0.09±0.03) ккал/моль. Следовательно, для конформеров (А) и (В) в нормальных условияхпрактически отсутствует различие полных энергий.Подтверждение конформационного обмена в стероиде (46) может быть получено такжена основании ЯЭО (Рис. 5-9б).
После идентификации всех сигналов с помощью анализа 20Эти и все другие оценки термодинамических и кинетических параметров обнаруженных в работеконформационных равновесий собраны в таблице П5-3, которая приведена в приложении П5.362спектра COSY (Рис. 5-9а) можно утверждать, что кросс-пик с координатами 1.55 м.д./2.44 м.д.(на рисунке 5-9б он отмечен пунктирной рамкой) соответствует пространственномувзаимодействию между протонами 11α и 2β, которые в конформере (В) по данным методаММ+ удалены относительно друг друга на расстояние 4.2 Å, а в конформере (А) оказываютсясближенными до 2.2 Å (Рис.
5-9д). Следовательно, наличие этого кросс-пика в спектреNOESY и сравнительно небольшая его интенсивность свидетельствуют о регистрации ЯЭОмежду этими протонами, усредненного быстрым в шкале времени ЯМР конформационнымобменом. К сожалению, в данном случае количественная оценка интегральной интенсивностикросс-пика 11α/2β невозможна из-за частичного его перекрывания кросс-пиком 7β/6β и всеоценки населенностей конформеров ЯЭО могут быть сделаны лишь на качественном уровне.5.2.19,В-Биснораналоги андрогенов Пространственное строение 19,В-биснораналогов тестостерона было исследованометодом спектроскопии ЯМР на примерах стероидов (47) – (50) [244, 346, 366, 367].Спектры ЯМР1Н 19,В-биснораналогов тестостерона (47) – (50) и результатыидентификации сигналов показаны на рисунке 5-10, а значения химических сдвигов ядер 1Н и13С этих соединений приведены в приложении П5 в таблицах П5-4 и П5-5, соответственно.Стероиды (47) и (48) являются 19,В-биснор-8α,10α-аналогами тестостерона, а (49) и (50)– 19,В-биснор-9β,10α-аналогами тестостерона.
При этом в аналогах (48) и (50) кольцо Dявляется шестичленным и содержит две метильные группы в положении 16, что значительноупрощает процедуру идентификации протонных сигналов в алифатической области спектраЯМР 1Н этих стероидов. Это связано не только с уменьшениемчисла мультиплетныхсигналов в указанной области, но также с возможностью использования сигналов метильныхгрупп для доказательства пространственной ориентации соседних аксиальных протонов 15β и17β с помощью дальних скалярных взаимодействий (4JH-H) этих протонов с аксиальной 16αметильной группой.Наиболее характерной структурной особенностью всех 4-х 19,В-биснораналоговтестостерона является пятичленное строение кольца В. Это проявляется в большойабсолютной величине геминальной константы: |2J6α-6β| = 19.2 Гц, а также в характерном363изменении мультиплетной структуры сигнала протона 4 (Рис. 5-10, слева) по сравнению стриплет-триплетной структурой сигнала этого протона в спектрах ЯМР 1Н 19-нораналоговтестостерона (45) и (46), имеющих шестичленное строение кольца В (см.
рис.5-1). Это связанос изменением величин дальних скалярных констант между протоном 4 и протонами вположении 6, которые в 19,В-биснораналогах расположены почти симметрично относительноплоскости двойной связи С4=С5 и, следовательно, имеют близкие по величине значенияконстант с протоном 4: 4J6α-4 ≈ 4J6β-4 ≈ 2 Гц.Рис.
5-10. Фрагменты алифатической области спектров ЯМРтестостерона (47) - (50).1Н 19,В-биснораналогов364Учитывая то, что величины констант между протоном 4 и протонами 10 и 2eq в 19-нор- и19,В-биснораналогах тестостерона практически одинаковы, мультиплетная структура сигналапротона 4 в стероидах (49) и (50) должна быть близка к квартету дублетов (3 константы ~ 2 Гци одна ~ 0.8 Гц).
Такая мультиплетная структура особенно хорошо видна в спектрах ЯМР 1Нэтих 9β,10α-аналогов и (Рис. 5-10), а в спектрах 8α,10α-аналогов тестостерона (47) и (48) онапроявляется менее отчетливо, что может быть связано с небольшим различием величинконстант 4J6α-4, 4J6β-4 и 4J10α-4 для последних из них.При сравнении спектральных характеристик 8α,10α- и 9β,10α-аналогов тестостеронанельзя не отметить весьма существенного различия в величине вицинальной константы междупротоном 6α и протоном в положении 8. Это различие очень заметно проявляется вмультиплетной структуре сигнала протона 6α, которое удобнее всего наблюдать с помощьюгетероядерного спектра HSQCnd. Фрагменты этого спектра, содержащие кросс-пики междупротонными и углеродными сигналами метиленовой группы С6Н2 для 8α,10α-аналога (47) и9β,10α-изоаналога (49), представлены, соответственно, на рисунках 5-11a и 5-11б.Рис. 5-11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
