Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
Наличие неподеленной пары электронов определяет многие свойства атома азота, отсутствующие у углерода. Протониро-вание изменяет резонансные вклады по величине и направле-
381" нию, что является характерным для каждого типа азотсодержащих групп. Положение сигналов в спектрах ЯМР 15N часто значительно более чувствительно к изменению растворителя (по сравнению с сигналами атомов углерода), занимающего аналогичное положение, что имеет большое значение при анализе спектра. Спектры часто снимают в воде, диметилсульфокси-де или трифторэтаноле. Альтернативными вариантами внутреннего стандарта являются нитрометан и нитрат-анион. С помощью ЯМР 15N была уточнена геометрия алкалоидов и синтетических лекарственных веществ; установлено, что атом азота цис-изомеров больше экранирован по сравнению с транс^ изомерами. Образование N ... H водородных связей играет важную роль в связывании лекарственных веществ с рецептором.
Интерпретацию спектров ЯМР 15N см. Levy, Lichter (1979),.
Природное содержание изотопа 31P составляет 100%, поэтому спектроскопию ЯМР на ядрах 31P широко применяют при исследовании биологических объектов, в том числе и организма человека. Интенсивность сигналов в этих спектрах несколько ниже, чем в спектрах ЯМР 1H и 19F, но сигналы значительно более четкие. В качестве внутреннего стандарта обычно используют фосфорную кислоту, а спектр лежит в области от —5 до + 25 м. д. Сигналы фосфатов и фосфолипидов располагаются около 0, нуклеотидов — в области 5—22 м. д., а пирофосфа-тов — около 12 м. д., т. е. сигналы расположены довольно близко друг к другу. Спин-спиновое взаимодействие с атомами водорода очень интенсивно и разнообразно. В качестве растворителя обычно применяют воду. Метод ЯМР 31P используют во многих случаях, в том числе и для изучения фосфорсодержащих инсектицидов, АТФ и нуклеиновых кислот.
Содержание 19F также составляет 100%, что позволяет широко менять этот тип ЯМР-спектроскопии и пользоваться при съемке спектра ампулами небольшого диаметра. Положение сигналов варьируется от 150 до —150 м. д.; за 0 принимают сигнал трифторуксусной кислоты. Разрешение в этих спектрах очень высокое, однако интерпретация сигналов затруднена вследствие разных эффектов окружения. Метод ЯМР 19F используют для анализа фторсодержащих соединений, таких как фторотан, или для анализа «меченных» фтором (например, в виде трифторацетильной группы) лекарственных веществ, обычно его не содержащих.
Г. Релаксационные методы. Эти методы позволяют получить данные о стереохимии ключевого атома в молекуле посредством временного ограничения влияния соседних атомов. С помощью одного из широко используемых методов этого типа определяют величину Ti — время спин-решеточной релаксации. Для создания неравновесного намагничивания (обычно это относится к CH-группам при съемке спектра ЯМР 13C) используют последовательность радиочастотных импульсов. Время, необходимое для восстановления равновесия, может служить мерой динами-
382" ческих свойств лекарственного вещества в растворе, таких как вращательное движение молекулярного остова или внутреннее вращение боковой цепи. Применение этого метода подробно рассмотрено в работе Allerhand, Komorowski (1973) на примере грамицидина S.
При исследовании CH-групп методом 13C широко применяют ядерный эффект Оверхаузера. Благодаря этому эффекту интенсивность одного сигнала обычно повышается, в то время как сигналы соседних атомов остаются неизменными. Более точные выводы получаются при воздействии на два соседних атома. С помощью этого метода можно получить информацию о молекулярном движении, конформациях больших молекул, например пептидов, и приблизительно оценить межъядерные расстояния.
Д. Применение ЯМР в биологической и медицинской химии. Б этих областях ЯМР используют, во-первых, для установления конфигурации или даже конформации небольших молекул биологически активных веществ в растворе. Много таких задач было решено с помощью уравнения Карплюса, позволяющего коррелировать константы расщепления между вицинальными протонами и величины торзионных углов (определение см. в разд. 12.3) между различными углерод-водородными плоскостями [Roberts, 1968]. Так была установлена конформация четырех изомеров молекулы кокаина (7.11) [Sinnema et al., 1968]. Другой пример — определение с помощью ЯМР конформации ацетилхолина в водном растворе (разд. 12.6.1). Изучение спектров ЯМР 1H и 13C гипотензивного лекарственного средства капто-прила (9.50) в воде при различных значениях pH показало, что это вещество в растворе находится в виде равновесной смеси двух изомеров, представляющих собой разные конформеры по амидной связи. Преобладающей является транс-конформация, причем ее доля определяется ионизацией как карбокси-, так и меркаптогрупп. Карбоксильная группа транс-изомера менее кислая, чем цис-изомера (разница 0,66 единиц рК). По данным спектров было установлено наличие внутримолекулярной водородной связи между амидной карбонильной группой и карбоксилом транс-конформера [Rabenstein, Anvarhusein, 1982]. Другие примеры конформационных исследований методом ЯМР можно найти в работе Casy (1971).
