Диссертация (1145465), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Фрагменты спектров HSQCnd а) - 8α,10α-аналога (47) и б) - 9β,10α-аналогатестостерона (49). Цифрами указаны значения констант 2,3JH-H в Гц. В правой части показаныньюменовские проекции фрагмента Н6α,β-С6-С8-Н8α,β (1) и фрагмента С4-С5-С6-Н6α,β (2).Цифрами указаны значения расчетных (ММ+) торсионных углов.На этих спектрах указаны величины вицинальных констант между протонами вофрагменте Н6α,β-С6-С8-Н8α,β, а сам фрагмент в виде ньюменовской проекции по связи С6-С8показан на рисунке 5-11,1. Таким образом, переход от 8α,10α-аналога (47) к 9β,10α-аналогу(49) приводит к небольшому уменьшению вицинальной константы (от 9.7 до 7.6 Гц).
Этосоответствует изменению торсионного угла от 136° до 23° с учетом характера карплусовскойзависимости в этом интервале торсионных углов. Одновременно происходит значительноболее сильное (от 10.5 до ~2.0 Гц) уменьшение вицинальной константы между протоном 6α и365протоном при С8, которое отражает изменение соответствующего торсионного угла от 15° до 98°. Расчетные изменения вицинальных констант для этих углов составляют:для константы 3J6α-8α,β(расч.): от 10.3 Гц в стероиде (47) до 1.4 Гц в стероиде (49),а для константы 3J6β-8α,β(расч.): от 7.3 Гц в стероиде (47) до 9.2 Гц в стероиде (49).Если расчетные значения константы3J6α-8α,β(расч.) достаточно хорошо совпадают сэкспериментальными значениями (10.5 и 2.0 Гц, соответственно), то для3J6β-8α,β(расч.)наблюдается противоположное изменение по отношению к экспериментальным данным (9.7 и7.6 Гц, соответственно).
Объяснением этому, по-видимому, является то обстоятельство, чтозначения константы 3J6β-8α,β от 7 до 9 Гц лежат в области торсионных углов, где находитсяминимумкарплусовскойзависимостиипроисходитизменениееехарактеранапротивоположный, а значениям константы 3J6α-8α,β от 10 до 2 Гц соответствуют областиизменения торсионных углов, в которой характер карплусовской зависимости остаетсянеизменным. Следовательно, точность расчетных значений констант 3J6β-8α,β(расч.) оказываетсяболее зависимой от корректности определения торсионных углов с помощью методовмолекулярного моделирования, чем констант 3J6α-8α,β(расч.).На рисунке 5-11,2 показаны ньюменовские проекции фрагмента С4=С5-С6-Н6α,β по связиС5‒С6 для 8α,10α-аналога (47) и 9β,10α-аналога (49), на которых приведены значенияторсионных углов между связями С6-Н6α,β и плоскостью двойной связи С4=С5. В 9β,19αаналоге (49) метиленовый фрагмент С6Н2 располагается более симметрично относительноплоскости двойной связи, чем в 8α,10α-аналоге (47), и, следовательно, радиус-вектор r6α-6βмежду геминальными протонами 6α и 6β располагается практически ортогонально кплоскости двойной связи С4=С5.
Экспериментальным подтверждением этого являетсяабсолютная величина геминальной константы |2J6α-6β| = 20.0 Гц, которая на 0.8 Гц превышаетее значение для 8α,10α-аналога (47), в котором угол наклона этого радиуса-вектора кплоскости двойной связи С4=С5 почти на 15º меньше.Ортогональное расположение r6α-6β и плоскости С4=С5 в 9β,10α-аналоге тестостерона(49), является также причиной уже отмеченного выше факта, что сигнал протона 4 в спектреЯМР этого соединения имеет более “чистую” квартетную структуру, чем в спектре 8,19изоаналога (47), так как дальние константы 4J4-6α и 4J4-6β в случае ортогональности r6α-6β иплоскости С4=С5 должны иметь максимальные и равные между собой значения, близкие квеличине константы4J4-10α. В случае даже небольшого несовпадения этих констант должнонаблюдаться превращение квартета в более сложную мультиплетную структуру, которая инаблюдается (Рис. 5-10) в спектре 8α,10α-аналога (47).
Таким образом, величины скалярныхконстант2J6α-6β,4J4-6αи4J4-6β являются не менее чувствительными критериями при366установлении принадлежности модифицированных 19,В-биснораналогов тестостерона к8α,10α-изо-или9β,10α-аналогам,чемвицинальнаяконстанта3J6α-8α,β.Процедураидентификации сигналов алифатических протонов в спектрах ЯМР 1Н стероидов (47) – (50)преимущественно проводилась на основе анализа спектров DQF-COSY и NOESY (Рис.
5-12).Рис. 5-12. Фрагменты спектров а) – ЯМР 1Н, б) - ЯМР 13С, в) – DQF-COSY, г) – HSQC, д) –NOESY (τm = 0.5 с) 9β,10α-аналога (50). е) - 1. Фрагмент спектра ЯМР 1Н в областисильносвязанных протонов (1.55 – 1.95 м.д.) и F1-разрезы в спектре HSQC (г) по частотеуглеродных сигналов: 2. – C11, 3. – С12, 4. – С8, 5. – С9. Рисунок из работы [367].Лишь в некоторых областях спектров стероидов (47) и (50) возникали сложности,связанные с сильносвязанностью отдельных групп протонов. На рисунке 5-10 такие областипоказаны с помощью горизонтальных скобок (“˽”) и в спектре 8α,10α-аналога (47) обнаружена367только одна такая область: 1.3 – 1.6 м.д., в которой находятся сигналы семи протонов и три изних (15α, 15β и 16β) имеют скалярные взаимодействия между собой и, следовательно,составляют 3-х спиновую сильносвязанную систему.Более сложная в данном отношении ситуация наблюдается в спектре 9β,10α-аналога (50),в котором имеется три таких области с сильносвязанными протонами: 0.9 – 1.2 м.д.
(14α, 15α,15β), 1.35 – 1.5 м.д. (17α, 17β), 1.55 – 1.95 м.д. (11α, 11β, 12β), а в области 2.1 – 2.7 (на рисунке5-10 она отмечена пунктирной скобкой) находятся сигналы значительно менее связанныхпротонов 1α, 2α и 2β, которые накладываются на сигналы AB-системы протонов 6α, 6β. Нарисунках 5-12д и 5-13б показаны примеры использования спектров HSQC с развязкой и безразвязки от ядер углерода-13 для упрощения перекрывающихся спектров ЯМР 1Н стероида(50) и устранения эффектов сильносвязанности с помощью F1-разрезов этих двумерныхспектров, а на рисунке 5-13а приведен пример использования для этих же целейдвухквантового спектра DQ-COSY, являющегося 1Н‒1Н-аналогом спектра INADEQUATE.Рис.
5-13. Фрагменты спектров 9β,10α-аналога (50): а) – DQ-COSY и б) – F1-разрезы спектраHSQC с развязкой (Б) и без развязки (В) от ядер углерода-13 для сильносвязанных областей0.9 – 1.2 м.д. (2) и 1.35 – 1.5 м.д. (1) протонного спектра (А). в) – Пространственная структураэтого стероида, на которой двойными стрелками указаны обнаруженные в спектре NOESY прямые диполь-дипольные взаимодействия. Рисунок из работы [244].368В этом спектре противофазные сигналы взаимодействующих протонов находятся наодной двухквантовой частоте ω1 и анализ их мультиплетной структуры для пар протонов 6α6β (1), 2α-2β (2) и 2β-1α (3) схематично показан в верхней части рисунка на F1-разрезах “1+2”и “3”.Для 9β,10α-аналога андрогенов (50) на основе количественного анализа спектров NOESYпри различных временах смешивания (от 0.2 до 1.2 с) были сделаны оценки скоростей кроссрелаксации для 16-ти пар протонов и калибровочным методом рассчитаны соответствующиепротон-протонные расстояния, которые были сопоставлены с их расчетными значениями,полученными методом РМ3.
В качестве эталонного расстояния было выбрано значение 1.77 Åдля пары геминальных протонов в положении 1. Полученные результаты представлены втаблице 5-2 и показаны на рисунке 5-14а в виде корреляции экспериментальных (ЯМР) ирасчетных (РМ3) данных.Таблица 5-2Экспериментальные (ЯМР) и расчетные (РМ3) межпротонные расстояния rij в стероиде (50).rij(ЯМР),β,rij(PM3),rijβ(ЯМР),№Нi-Нj(τсij/τcэт.)1/6*)ÅÅград.Å**)11α-1β ***)1.771.77721.0001.77211α-1α2.502.25201.0832.44312α-12β1.771.79551.0161.81412α-11α2.492.46551.0162.5051β-9β2.422.25231.0782.42612α-17aα2.392.19331.0582.32714α-17aα2.472.27401.0432.3788β-6β2.382.20401.0432.29911α-10α2.812.71750.9992.71101α-10α2.492.40501.0242.461112α-10α2.322.15301.0642.291214α-10α2.472.31301.0642.46131β-2β2.472.47501.0242.531414α-6α2.512.37621.0072.381515α-6α1.891.8171.0981.981615β-8β2.512.29381.0482.39*)– Cферическая модель расчета;**)– анизотропная модель расчета;***)– эталонная пара.Из сопоставления полученных экспериментальных и расчетных данных хорошо видно,что значительная часть межпротонных расстояний rij(ЯМР), полученных на основе изотропной(сферической) модели расчета оказывается заниженной по сравнению с rij(PM3), а расхождениедля некоторых сравниваемых пар достигает 10%.
Поэтому для всех пар протонов былиполучены значения полярных углов βij относительно главной оси молекулы стероида (50) и наосновании расчетных значений моментов инерции вокруг главных осей сделана оценка369параметра анизотропии диффузионного движения: D║/D┴ ≈ 3.2. Эти данные былииспользованы для расчета с помощью соотношения Восснера [246] поправочногокоэффициента (τсij/τcэт.)1/6 и определения экспериментальных расстояний rijβ(ЯМР) с учетоманизотропности диффузии. На рисунке 5-14б показано сравнение этих измененных значений сданными полуэмпирического метода РМ3, которое свидетельствует об улучшении этойкорреляционной зависимости по сравнению с аналогичными данными на рисунке 5-14а.Таким образом, для всех 16-ти пар протонов после введения поправки на анизотропиюрасхождение между расчетным и экспериментальным значением расстояния не превышает±5%его величины.
При этом наблюдается улучшение всех параметров корреляции:увеличивается c 0.957 до 0.978 коэффициент корреляции r, среднеквадратичное отклонениеsd уменьшается с 0.077 до 0.055 Å.Рис. 5-14. Корреляция расчетных (PM3) и экспериментальных (ЯМР) межпротонныхрасстояний в стероиде (50), полученных в приближении сферически симметричной (а) иаксиально-симметричной моделей. Пунктиром показаны относительные отклонения ±5%.Рисунок из работы [367].Анализ протонного спектра стероида (48) с помощью корреляционных методов DQFCOSY, NOESY и HETCOR, который представлен на рисунке 5-15, свидетельствует одостаточно удобном взаимном расположении сигналов и практическом отсутствии проблемпри определении величин скалярных констант, которые представлены на схеме связыванияэтой молекулы (Рис. 5-15е).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
