Диссертация (1145465), страница 78
Текст из файла (страница 78)
Лишь 3 пары протонов, имеющих между собой геминальные иливицинальные константы, были обнаружены в этом спектре: 11β‒12α в области 0.9 ‒ 1.1 м. д.,17α‒17β в области 1.3 ‒ 1.5 м.д. и 6α‒6β в области 2.4 ‒ 2.6 м. д. К таким парам протонов,образующих спиновые системы АВ-типа, можно было бы отнести и протоны 8α и 9α в области2.0 ‒ 2.3 м. д., но благодаря сравнительно небольшой константе между ними (3J8α-9α = 4.8 Гц) и370относительнобольшойразницехимическихсдвигов(∆ν8α-9α=24Гц)эффектысильносвязанности оказываются незначительными.Рис. 5-15. Фрагменты спектров а) – ЯМР 1Н, б) - ЯМР 13С, в) – DQF-COSY, г) – HETCOR, д) –NOESY (τm = 0.5 с) 8α,10α-аналога (48) и е) - схема скалярного связывания протонов.
Рисунокиз работы [346].Однако, для этой пары протонов невозможно наблюдать проявления пространственныхвзаимодействий, поскольку в спектре NOESY (Рис. 5-15д) кросс-пик 8α/9α должен в случаеодинаковой пространственной ориентации этих протонов находится слишком близко отдиагонали. Поэтому в данном случае для доказательства взаимной ориентации были371использованы пространственные взаимодействия протонов 8α и 9α с протоном 10α, сигналкоторого находится в открытой области спектра ЯМР 1Н при 2.72 м.д., и кросс-пики 8α/10α и9α/10α хорошо видны, хотя и перекрываются между собой. Аналогичные пространственныевзаимодействия протонов 8α и 9α наблюдаются и с протоном 14α, сигнал которого находитсяпри 1.58 м.
д. Следовательно, все 4 протона 8α, 9α, 10α и 14α имеют одинаковую αориентацию, что доказывает цис-сочленение колец B и C, что определяет пространственнуюструктуру стероида (48), которая показана на рисунке 5-16б.Отмеченные выше пространственные взаимодействия, наряду с другими, показаны наэтом рисунке двойными стрелками и полностью соответствуют строению данного стероида.Среди прочих нужно указать на следующие зарегистрированные прямые взаимодействия в αобласти этого стероида: 14α/17аα, 14α/12α, 17аα/12α, 8α/15α, 10α/1α, 10α/2α , а в его β-областиотметить взаимодействия протонов метильной группы в положении 13 с протонами 11β, 6β,12β, 15β, 17β и протоном гидроксильной группы в положении 17аβ.Рис. 5-16. а) - Фрагмент спектра ЯМР 1Н 8α,10α-аналога (48) и б) - его пространственнаяструктура, на которой двойными стрелками обнаруженные в спектре NOESY прямые дипольдипольные взаимодействия.
Рисунок из работ [346, 366]Нарисунке5-16авкачествепримераанализамультиплетнойструктурыперекрывающихся сигналов и измерения скалярных констант показана область 2.2 ‒ 2.8 м. д.протонного спектра стероида (48), в которой находятся сигналы 5-ти протонов: два из них 10αи 2α не перекрываются с другими, а три протона 6β, 6α и 2β находятся в узкой области 2.4 ‒2.6 м. д. и образуют довольно сложную для интерпретации спектральную картину, посколькусигналы протонов 6α и 2β имеют близкую мультиплетную структуру и почти совпадающиехимические сдвиги (2.48 и 2.45 м.
д., соответственно), а сигналы геминальных протонов 6β и3726α образуют сильносвязанную систему АВ-типа с хорошо выраженным “эффектом крыши” поконстанте 2J6β-6α = -19.9 Гц.При этом внутренние более интенсивные компоненты соответствующих дублетовпрактически совпадают между собой, что исключает их анализ, а менее интенсивные внешниекомпоненты этих дублетов являются основным источником информации о величинах другихскалярных взаимодействий этих протонов, включая дальние через 4 связи. Сигнал протона 6βв этом отношении находится в более удобной ситуации, поскольку мультиплетная структуравнешней компоненты дублета, представляющая собой дублет триплетов (11.2, 2.2, 2.2 Гц)хорошо видна в спектре.
Для сигнала протона 6α аналогичный подход не может бытьреализован,посколькунаеговнешнююкомпонентуАВ-дублетанакладываетсямультиплетный сигнал экваториального протона 2β, имеющий сложную мультиплетнуюструктуру. Тем не менее, привлечение результатов анализа мультиплетных структур кросспиков 10α/6α, 8α/6α 4/6α, 4/2β, 1β/2β и 1α/2β в фазочувствительном спектре DQF-COSY (Рис.5-15в) не оставляет сомнений в том, что внешняя компонента сигнала протона 6α также имеетдублет-триплетную структуру с константами 3J6α-8α = 9.8 Гц, 4J6α-4 = 1.8 Гц и 4J6α-10α = 1.8 Гц.Одновременно, был получен полный набор скалярных констант и для протона 2β: 2J2β-2α = ‒16.7 Гц, 3J2β-1β = 4.5 Гц, 3J2β-1α = 2.6 Гц и 4J2β-4 = 0.95 Гц.Полученные количественные оценки скалярных констант для 19,В-биснораналогастероидных андрогенов (48) с цис-сочленением колец В и С и качественные оценки прямыхдиполь-дипольных взаимодействий позволяют сделать заключение о том, что этот стероид врастворе преимущественно находится в конформации, которая показана на рисунке 5-16б.
Длясравненияможноконформационносопоставитьжесткогофрагментстероидапротонного(48)сспектрааналогичнымнарисункефрагментом5-16аспектраконформационно лабильного стероида (46), имеющего такое же сочленение колец B/C и С/D,что и стероид (48), но другое строение колец В и D (Рис. 5-8а). Это различие особеннохорошо видно при сравнении мультиплетных сигналов протонов 10α и 2α, которые в случаестероида (46) имеют усредненный быстрым конформационным обменом набор скалярныхконстант, а в случае стероида (48) этот набор однозначно соответствует конформации саксиальной ориентацией протонов 2α и 10α в кольце А (Рис. 5-16).Такимобразом,конформационныйЯМР-анализмодифицированныханалоговандрогенов, несмотря на увеличение количества сигналов в алифатической областипротонного спектра, ничем не отличается от аналогичных исследований аналогов эстрогенов,а в некоторых случаях оказывается даже легче за счет более равномерного распределениясигналов алифатических протонов колец А, В, С и D.373ЗаключениеВо введении при обосновании темы данной работы было сказано, что “…важнейшейзадачейструктурнойорганическойхимииявляетсяпоископтимальнойсистемыдоказательств строения химических соединений”, а одним из наиболее эффективных методовструктурного и конформационного анализа является спектроскопия ЯМР.
Поэтому всеизложенное в последующих пяти главах являлось ничем иным как попыткой реализовать этотпоиск на примере изучения достаточно сложных насыщенных полициклических соединений,какими являются исследованные модифицированные аналоги стероидных гормонов (1) ‒ (50).Очевидным и важным стимулом проведения настоящего ЯМР-исследования являласьпотенциальная биологическая активность указанных стероидов и основное вниманиеуделялось именно тем из них, которые согласно предварительным расчетам или по инымпричинам могли претендовать на участие в дальнейших биологических исследованиях.Поэтомувзаключениинеобходимоотметитьсамоесущественноеиимеющеенепосредственное отношение к данной работе ‒ произошедшее за последнее время изменениев стратегии отбора новых веществ для биологических исследований.
В основе этой новойстратегии лежит анализ докинг-взаимодействий различных лиганд-рецепторных комплексов[368] и для ее успешной реализации крайне важно обладать достоверными данными обособенностях пространственного строения новых веществ еще до стадии их биологическоготестирования, поскольку создание новых препаратов с улучшенными характеристикамитребует значительно больших материальных и временных затрат для изучения ихбиологических свойств, чем это было необходимо ранее. Это позволяет провестиобоснованный предварительный отбор веществ, предназначенных для биологическихисследований, и, таким образом, значительно удешевить программы по созданию препаратовс улучшенными свойствами и/или сократить время их реализации.Следовательно, уровень развития экспериментальных и расчетных методов структурныхисследований и расширение их возможностей по установлению пространственного строения иконформационногосоставаданногоклассасоединенийявляются,соответственно,определяющим эту успешную реализацию фактором и, одновременно, самостоятельнойзадачей.
Все это в полной мере относится к спектроскопии ЯМР и имеет прямое отношение кцели данного исследования, которое включает разработку новой методологиипримененияспектроскопии ЯМР для изучения пространственного строения и внутримолекулярнойдинамики сложных насыщенных полициклических соединений и оценку степени егоэффективности на примере исследования модифицированных аналогов стероидных гормонов374в жидкой фазе с учетом специфичности их спектральных и релаксационных характеристик[224, 331, 369].Таким образом, важной особенностью данной работыявляется как двойственныйхарактер использования объектов исследования, так и двойственный характер использованияспектроскопии ЯМР.
Исследованные стероидные гормоны с одной стороны являютсяпотенциальными лекарственными препаратами, которые идентифицировались и изучались спомощью спектроскопии ЯМР в растворе, а с другой – модельными соединениями, приисследовании которых велась отработка отдельных элементов новой методологии ЯМРспектроскопии. В свою очередь использование метода ЯМР включало не только хорошоизвестные и ставшие уже рутинными приемы конформационного анализа на основекачественных и/или полуколичественных оценок вицинальных констант 3JH-H и ЯЭО, но иточное их измерение для количественного определения, соответственно, торсионных углов θijс помощью карплусовской зависимости 3Jij = f(θij) и межпротонных расстояний rij на основесоотношения σij ~ (rij)-6, которое проводилось на целом ряде “модельных” стероидов,принадлежащих самым разным изоаналогам эстрогенов и андрогенов.Эти геометрические параметры использовались для дальнейшего их сопоставления ссоответствующими результатами расчетных методов молекулярного моделирования или сданнымиРСА.Такимобразом,вслучаевозникновениявнутреннейпотребностисовершенствования и создания новой более эффективной методологии спектроскопия ЯМР изспектрального метода превращается в науку [16], основной задачей которой является поискновых оптимальных путей надежного доказательства пространственного строения молекул врастворе и обнаружение спектральных и/или релаксационных свидетельств динамическихпроцессов в различных (иногда крайне неблагоприятных для регистрации) условиях ихпротекания.
Поэтому для определения уровня надежности и/или границ применимостиоднажды найденного удачного решения какой-либо проблемы, оно должно неоднократноперепроверяться на других объектах, находящихся в других спектральных условиях. Толькопосле прохождения этого “испытательного полигона” можно говорить об эффективности этойметодической находки и методологии в целом, отдельными элементами которой могут бытькак способы регистрации, так и способы обработки данных, и о возможности еераспространения на более широкий круг объектов (в данном случае ‒ на полициклическиенасыщенные соединения) или о границах ее применимости в виде выполнения каких-либодополнительных необходимых условий.Прямымследствиемметодологическойсоставляющейданнойработыявляетсякажущаяся повторяемость описания процедур идентификации сигналов, одинаковость375используемых методических приемов при сравнительном анализе двух близких по строениюстероидов с помощью сопоставления относительных экспериментальных и расчетныхразличий вицинальных констант или достаточно подробное описание процедуры получениядоказательств пространственной ориентации этильного заместителя в положении 13 дляразных изоаналогов стероидных гормонов на основе использования дальней константы 4J18`12α.К этому следует добавить довольно утомительное перечисление всех скалярных ипространственных взаимодействий, лежащих в основе процедуры идентификации сигналов впротонном спектре и, одновременно, являющихся доказательством пространственногостроения рассматриваемой молекулы.Но такая система доказательств, выстроенная не по принципу “аналогии”спредшествующими похожими данными, а независимо от них, обеспечивает их максимальнуюнадежность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
