Диссертация (1145465), страница 80
Текст из файла (страница 80)
С использованием анизотропной модели расчета были также определены 17расстояний в эквиленине (39а). Сопоставление этих данных с результатами расчетныхметодов РМ3 и ММ+ показывает наилучшее их совпадение с данными метода ММ+ (r = 0.975,sd = 0.06 Å). А для метода РМ3 характерно явное расхождение с данными метода ММ+ и ЯМРдля расстояний r1-11α, r1-11β и r7-15α.‒Для тетраенов (27а) и (27б), отличающихся ориентацией метильного заместителя вположении 7, проведено сопоставление их пространственных структур с помощьюколичественного сравнения относительных различий расчетных и экспериментальныхскалярных констант (∆J) и торсионных углов (∆θ) для протонов кольца С, а также сравнениеотношения расстояний r1-11α/r1-11β с соответствующими расчетными данными.
Результатысравнения констант и углов для скалярного взаимодействия между экваториальнымипротонами 11α и 12β оказываются значительно хуже, чем аксиально-экваториальныевзаимодействия 11α↔12α и 11β↔12β. Это объясняется слабой зависимостью вицинальныхконстант от торсионных углов в области значений около 90 градусов. Аналогичноесопоставление тетраенов (35а) и (35б) является еще одним примером использованиясравнения расчетных и экспериментальных относительных изменений констант, а не ихабсолютных значений, для доказательства небольших различий в близких структурах.379Например, тетраен (35а) имеет метильную группу в положении 1 и наблюдается различие вконстантах между протонами кольца С.
При этом различие соответствующих торсионныхуглов составляет 12 градусов.‒Для 14α-тетраена (31) на основании несоответствия интегральных интенсивностейкросс-пиков 1/11α и 1/11β по сравнению с расчетными данными сделан вывод о присутствии врастворе минорного конформера (В). С помощью зависимости интенсивностей указанныхкросс-пиков от времени смешивания τm получены точные (~ ±3%) скорости кросс-релаксациии на основании графика (r1-11α/r1-11β)6 = f(PВ) определена его населенность при комнатнойтемпературе: PВ = (18 ± 2)%.
На основании температурной зависимости разницы химическихсдвигов протонов 11α и 11β, зарегистрированной с помощью метода J-COSY, была полученатемпературная зависимость константы равновесия в диапазоне от 60 до -50 ºС и определенызначениятермодинамическихпараметровэтогобыстроговшкалевремениЯМРконформационного равновесия, связанного и изменением пространственного строения кольцаВ типа “псевдокресло”‒“псевдованна”.Для 7α-метил-14β-6-оксааналога 1,3,5(10),8(9)-тетраенов (29) доказательствосуществования быстрого в шкале времени ЯМР равновесия, связанного с изменениемконформации кольца С типа “псевдокресло”температурном изменении нескольких“псевдованна”, было основано наскалярных констант, в том числе дальней 4J12β-14β,которая увеличивается с 1.04 до 1.11 Гц при понижении температуры с 25 до 15 ºС, а также наосновании обнаружения в спектре NОЕSY кросс-пиков 7α-Ме/16α и 13β-Ме/12α (см.
рис. 4-19на с. 267). На основании расчетных значений константы 11α-12β в конформациях (А) и (В) иее температурной зависимости (при увеличении температуры с -30 до +25 ºС наблюдаетсяувеличение этой константы на 0.45 Гц, что отражает увеличение доли минорного конформерана 3.9%, а одновременное уменьшение константы 3J12α-11β с 11.32 до 10.84 Гц (на 0.48 Гц)соответствуетувеличениюдолиминорногоконформерана4.6%)полученытермодинамические параметры этого равновесия.‒При исследовании D-гомо-14β-аналога 1,3,5(10),8(9)-тетраенов (32) был обнаруженбыстрый в шкале времени ЯМР обмен (А)(В), связанный с одновременным изменениемконформаций колец С и D. При температуре -60 ºС удалось зарегистрировать минорныйконформер с аксиальным положением протона 17аα.
При изменении температуры от -60 до 60ºС его населенность менялась от 16% до 30.7%. При определении населенностей конформеровиспользовались химические сдвиги, константы и ЯЭО. Однако оценка значений ∆Н и ∆S наоснове измерения константы3J11α-12β оказалась в наиболее точном соответствии с ихдействительными величинами. Расхождение различных данных по оценке населенностей380конформеров дало основание для предположения о присутствии в растворе еще одногоконформера (С) с населенностью 6.3% при комнатной температуре, образование которого изконформера (А) связано с изменением в кольце В пространственнойориентацией 7α-метильной группы, которая в конформерах (А) и (В) была аксиальной, а в конформере (С)переходила в экваториальное положение.
Удобным параметром для расчета доли конформера<3J6α-7β>, на основании изучения температурной(С) оказалась скалярная константазависимости которой было подтверждено существование тетраена (32) в растворе в видетрехпозиционного равновесия (С)(А)(В).‒ На примере изучения тетраена (35а) показано к каким последствиям может привестинеправильный выбор модели расчета межпротонных расстояний. Экспериментальноесоотношение интенсивностей кросс-пиков 9α/7α и 9α/12α, равное 1 : 2.8, крайне плохосоответствовало расчетным (ММ+) расстояниям в доминирующем конформере (А) (r9α-7α(А) =2.72 Å и r9α-12α(А) = 2.62 Å) и расчетному соотношению интенсивностей (1 : 1.25).
Одной извозможных причинтакого несоответствия может быть присутствие в растворе второгоконформера (В), в котором по данным метода MM+ r9α-7α(В) = 3.38 Å и r9α-12α(В) = 2.64 Å.Следовательно,экспериментальноесоотношениеинтегральныхинтенсивностейсвидетельствует о присутствии в растворе около 77 % конформера (В), но это полностьюпротиворечит расчетным данным по определению разности энергий образования конформеров(А) и (В) (∆E(ММ+) = 4.4 ккал/моль, ∆E(РМ3) = 2.7 ккал/моль), которые свидетельствуют одоминировании конформера (А).
Объяснение столь существенных расхождений заключается виспользовании изотропной модели расчета (τсij = τсik) и в пренебрежении различий во временахкорреляции τс для радиус-векторов r9α-7α и r9α-12α. При учете этого фактора (β9α-7α ≈ 85°, β9α-12α ≈20°, D║/D┴ = 7.1) с помощью вычисления соотношения времен корреляции τс9α-12α/τс9α-7α ≈ 2.2.было получено объяснение завышенного (в 2.24 раза) соотношения интегральныхинтенсивностей кросс-пиков 9α/12α и 9α/7α: это влияние анизотропии диффузионногодвижения в растворе молекулы тетраена (35a).Следовательно, прежде чем привлекать аргументы, связанныес конформационнойподвижностью, для объяснения расхождений между расчетными и экспериментальнымиданными на основе измерения ЯЭО, необходимо предварительно провести их корректнуюинтерпретацию, и, если необходимо, ввести поправку на анизотропию диффузионногодвижения аксиально-симметричных стероидных молекул.‒Для сравнения пространственного строения эквиленинов (36а) и (37а), которыеразличаются только строением кольца D, использовалось сопоставление констант 3J14α-15α и3J14α-15β и межпротонных расстояний 7/15α и 7/15β в этих стероидах, которые сравнивались с381соответствующими расчетными данными для этих стероидов.
Таким образом, это являетсяполной аналогией сопоставления 8α-аналогов (1а) и (2а), но там не было возможности дляколичественного определения расстояний, а в случае эквиленинов (36а) и (37а) это можнолегко сделать, так как сигнал протона 7 находится в ароматической области и указанныекросс-пики хорошо видны и удобны для точного интегрирования.‒При сравнении пространственного строения эквиленинов (36а) и (39а), которыеразличаются размерами кольца D, наблюдаются различия в пределах 0.3 - 0.7 Гц вицинальныхконстант между протонами кольца С, отражающие различие торсионных углов в пределах 4º.‒ При сравнении расчетных данных, полученных для эквиленинов (38) и (39) методамиММ+ и РМ3, наблюдается небольшое расхождение в отношении геометрии кольца D,находящегося в конформации “кресло”.
Это было проверено экспериментально с помощьюточного измерения скоростей кросс-релаксации σ7/15α = (0.287 ± 0.015) с-1, r = 0.997, sd = 0.005и σ15β/15α = (0.359 ± 0.009) с-1, r = 0.999, sd = 0.003. Сравнение с данными методов РМ3 и ММ+свидетельствует о том, что для сферической модели расчета ЯМР-расстояний наблюдаетсялучшее их совпадение с данными РМ3, а для анизотропной модели расчета они лучшесовпадают с данными метода ММ+. Таким образом, действительная экспериментальнаявеличина расстояния r7-15α составляет (2.11±0.06) Å, что находится в пределах ееэкспериментальных и расчетных погрешностей (~ ±3%) и соответствует данным метода ММ+,но более чем на 15% превышает результат ее определения методом РМ3. Следовательно,использование анизотропной модели расчета межпротонных расстояний является болеекорректным подходом для оценки точности данных расчетных методов ММ+ и РМ3.‒Быстрый в шкале времени ЯМР конформационный обмен в эквиленине (40),связанный с изменением пространственного строения кольца С типа “псевдокресло”“псевдованна”, был обнаружен с помощью анализа интенсивностей трех кросс-пиков 7/14β,7/15α, 7/15β в спектре NOESY, которые не соответствовали расчетным значения, полученнымметодом ММ+ для доминирующего конформера (А) (см.
рис. 4-57 на с. 331). Оценканаселенности минорного конформера (В) при комнатной температуре составила около 4%.Она была получена на основании интенсивности кросс-пика 7/15α, которая соответствовалаэффективному расстоянию <r7-15α> = 3.2 Å (ММ+: r7-15α(A) = 3.36 Å, r7-15α(В) = 2.34 Å, r7-14β(A) =2.50 Å r7-14β(В) = 2.57 Å) при выборе в качестве эталонного расстояние r7-14β(A) ≈ r7-14β(В) = 2.50Å. На основании температурной зависимости вицинальной константы <3J11α-12β> (ММ+: 3J11α12β(А)= 2.04 Гц, 3J11α-12β(В) = 13.35 Гц) были получены термодинамические параметры этогоконформационного равновесия.382‒Быстрый в шкале времени ЯМР двухпозиционный конформационный обмен для D-гомо-14β-аналога (42a) был обнаружен почти таким же способом, как и для эквиленина (40).Он связан с одновременным изменением пространственного строения кольца С типа“псевдокресло”“псевдованна” и инверсией кольца D типа “кресло”“кресло”.
Приоценке населенности минорного конформера (В) в качестве эталонного было использованорасстояние r7-15β, которое в конформерах (А) и (В) остается практически неизменным. Тогдаполученному эффективному значению <r7-15α> = 3.08 Å и расчетным (ММ+) значениям r7-15α(A)= 3.63 Å, r7-15α(В) = 2.12 Å соответствует населенность минорного конформера РВ = 7%. (см.рис. 4-59 на с. 338). В отличие от эквиленина (40) в данном случае удалось при -62 ºС вацетоне-d6 и при -80 ºС в СD2Cl2 обнаружить сигнал протона 17аα при 5.2 м.д. минорногоконформера (В), мультиплетная структура которого соответствовала его аксиальномуположению в кольце D.
(см. рис. 4-60 на с. 340).‒При изучении пентаена (44) был обнаружен быстрый в шкале времени ЯМР 2-хпозиционный обмен (см. рис. 4-63 на с. 344). Практически одинаковая ширина мультиплетныхсигналов протонов 11α и 11β однозначно свидетельствует о конформационном обмене,связанного с изменением пространственного строения кольца С типа “псевдокресло”“псевдованна”, а конформация кольца В с аксиальной ориентацией протона 6β и α-метильнойгруппы в положении 7 при этом сохраняется неизменной.‒Для 19-нораналога андрогенов (45) были измерены 32 вицинальные константы,которые сопоставлены с данными расчетных методов ММ+ и РМ3 (см. рис.
5-6 на с. 357). Приэтом корреляция экспериментальных значений констант с данными ММ+ оказываетсязначительно лучше, чем с данными РМ3: для всего массива данных sd(ММ+) = 0.75 Гц, sd(РМ3) =0.92 Гц, а для 20-ти средних и малых констант (менее 5 Гц) sd(ММ+) = 0.51 Гц, sd(РМ3) = 0.82 Гц.Аналогичным образом сопоставлены торсионные углы θij: для массива из 32-х точек sd(ММ+) =7.6 º, sd(РМ3) = 7.9 º, а для 20-ти углов, которые лежат в области ±(60 – 80) º и соответствуютаксиально-экваториальным и экваториально-экваториальным взаимодействиям, полученыследующие значения: sd(ММ+) = 2.7 º, sd(РМ3) = 4.4 º (Рис. 5-7, с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
