保护基团,在
有机合成中,含有2个或多个
官能团的
分子,为使其中某个官能团免遭反应的破坏,常用某种
试剂先将其保护,待反应完成后再脱去
保护剂。
定义
例如,化合物1转变为2时,需先将
羰基用
乙二醇保护,否则用
氢化铝锂(LiAlH4)
还原时,羰基也将被还原。
具体应用
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。
形成甲醚类
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.
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。
形成叔丁基醚类
醇与异丁烯在Lewis 酸催化下制备。叔丁基为一巨大的取代基(bulkygroup),脱去时需用酸处理
3.
形成苄醚
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。
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。
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。
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。
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
脱去乙酸酯保护基可使用
皂化反应水解。乙酯可与大多数的还原剂作
用,在强碱中也不稳定,因此很少用作有效的保护基团。但此反应的产率极高,
操作也很简单,常用来帮助决定醇类的结构。
10 形成苯甲酸酯类 ROCOPh
制备时,用
苯甲酰氯与醇类的吡啶中作用。
苯甲酸酯较乙酯稳定,脱去
苯甲酸酯需要较激烈的皂代条件。