文档介绍：第七章保护基团
复杂的有机化合物可能含有多种官能团,在合成的过程中,若能够利用高选择性的试剂,只对某个特定的部位或官能团进行反应,当然是最佳的策略。
但是在实际的过程中往往是无法找到适当的试剂,能够满足选择性的要求。这个时候,可先将某些基团保护起来,不使其作用,而只留特定要作用的官能团进行反应;然后再将保护基团除去,以便进行下一个步骤,这种保护-除保护(protection-deprotection)的方法在有机合成上应用极广,其缺点是增加额外的步骤,会使产率降低。为了弥补这种缺点,在引入或除去保护基团时,应以高选择性及高产率的方法优先。
第七章保护基团
总的说来,保护基应满足下列三点要求:
1. 它容易引入所要保护的分子(温和条件);
2. 它与被保护基形成的结构能够经受住所要发生的反应的条件;
3. 它可以在不损及分子其余部分的条件下除去(温和条件);
在一些例子中,最后一条可以放宽,允许保护基被直接转变为另一种官能团。
羟基的保护基团
保护醇类 ROH 的方法一般是制成醚类(ROR′) 或酯类(ROCOR′),前者对氧化剂或还原剂都有相当的稳定性。
1. 形成甲醚类 ROCH3
可以用碱脱去醇ROH质子,再与合成子+CH3作用,如使用试剂NaH / Me2SO4。也可先作成银盐 RO-Ag+ 并与碘甲烷反应,如使用 Ag2O / MeI;但对三级醇不宜使用这一方法。醇类也可与重氮甲烷CH2N2,在Lewis酸(如BF3·Et2O)催化下形成甲醚.
羟基的保护基团
脱去甲基保护基,回复到醇类,通常使用Lewis酸,如BBr3及Me3SiI,也就是引用硬软酸碱原理(hard-soft acids and bases principle),使氧原子与硼或硅原子结合(较硬的共轭酸),而以溴离子或碘离子(较软的共轭碱)将甲基(较软的共轭酸)除去。
羟基的保护基团
2. 形成叔丁基醚类 ROC(CH3)3
醇与异丁烯在Lewis 酸催化下制备。叔丁基为一巨大的取代基(bulky group),脱去时需用酸处理:
3. 形成苄醚 ROCH2Ph:
制备时,使醇在强碱下与苄溴(benzyl bromide)反应,通常以加氢反应或锂金属还原,使苄基脱除,并回复到醇类。
羟基的保护基团
4. 形成三苯基甲醚(ROCPh3)
制备时,以三苯基氯甲烷在吡啶中与醇类作用,而以 4-二甲胺基吡啶(4-dimethyl aminopyridine, DMAP)为催化剂。
三苯甲基(trityl group)是一巨大基团,脱去时用加氢反应,或锂金属处理。因为有位阻的醇进行三苯甲基化被一级醇慢得多,所以能够选择性的保护。
羟基的保护基团
羟基的保护基团
5. 形成甲氧基甲醚 ROCH2OCH3
制备时,使用甲氧基氯甲烷与醇类作用,并以三级胺吸收生成的HCl。甲氧基甲醚在碱性条件下和一般质子酸中有相当的稳定性,但此保护基团可用强酸或Lewis酸在激烈条件下脱去。
6. 形成二甲硅醚 ROSi(CH3)3
制备时,用三甲基氯硅烷与醇类在三级胺中作用。此保护基在酸中不太稳定,也可以用氟离子F-脱去(Si-F的键结力甚强,大于Si-O的键能)。
羟基的保护基团
7. 形成四氢吡喃 ROTHP
制备时,使用二氢吡喃与醇类在酸催化下进行加成作用。欲回收恢复到醇类时,则在酸性水溶液中进行水解,即可脱去保护基团。有机合成中常引用这种保护基团,其缺点是增加一个不对称碳(缩酮上的碳原子),使得NMR谱的解析较复杂。
羟基的保护基团
8. 形成叔丁基二甲硅醚 ROSiMe2(t-Bu)
制备时,用叔丁基二甲基氯硅烷与醇类在三级胺中作用,此保护基比三甲基硅基稳定,常运用在有机合成反应中,一般是F-离子脱去。
9. 形成乙酸酯类 ROCOCH3