官能团的保护

§官能团的保护

1.易于被保护基团反应,且除被保护基团外不影响其他基团.

2.保护基团必须经受得起在保护阶段的各种反应条件.

3.保护基团易于除去.

化学合成中常用的保护基

碳氢键的保护

羟基的保护

氨基的保护

羰基的保护

羧基的保护

1. 碳氢键的保护

乙炔及末端炔烃中的炔氢较活泼,它可以与活泼金属`强碱`强氧化剂及有机金属化合物反应.

常用的炔氢保护基为三甲硅基.将炔烃转变为格氏试剂后同三甲基氯硅烷作用.即可引入三甲硅基.该保护基对于金属有机试剂`氧化剂很稳定.可在使用这类试剂的场合保护炔基.

2.羟基的保护

醚类

缩醛和缩酮类

酯类

羟基是一个活性基团,它能够分解格氏试剂和其他有机金属化合物,本身易被氧化,叔醇还容易脱水,并可以发生烃基化和酰基化反应.所以在进行某些反应时,若要保留烃基,就必须将它保护起来.

醇羟基常用的保护方法有3类:

2.1 转变成醚

甲醚

用生成甲醚的方法保护羟基是一个经典方法.通常使用硫酸二甲酯,在氢氧化钠或氢氧化钡存在下,在DMF或DMSO溶剂中反应得到.

优点:该保护基很容易引入,且对酸,碱,氧化剂和还原剂都很稳定.

缺点:难于脱保护,用氢卤酸回流脱保护基条件比较剧烈,常使分子遭到破坏,只有当分子中其他部位没有敏感基团时才适用.

2.1 转变成醚

叔丁醚

将醇的二氯甲烷溶液或悬浮液在硫酸复合物存在下,在室温与过量的异丁烯作用,可得到叔丁醚.

优点:对碱及催化氢化是稳定的.

缺点:对酸敏感,其稳定性低于甲醚.由于脱保护基所用的酸性条件剧烈,当分子中

存在对酸敏感的基团时不适用

2.1 转变成醚

三甲硅醚

三甲硅醚广泛用于保护糖类,甾类及其他醇羟基.通常引入三甲基硅基保护基所用的试剂有三甲基氯化硅和碱;六甲基二硅氨烷.在含水醇溶液中加热回流即可除去保护基.

优点:醇的三甲硅醚对催化氢化,氧化还原反应是稳定的,该保护基可在非常温和的条件下引入和去除.

缺点:对酸和碱敏感,只能在中性条件下使用.

2.2 转变成缩醛或缩酮

2,3-二氢-4H-吡喃在酸的催化作用下,与醇类起加成反应,生成四氢吡喃醚衍生物.这是最常用的醇羟基的保护方法之一.此保护基广泛用于炔醇,甾类及核苷酸的合成中.

2.3 转变成酯

醇与酰卤,酸酐作用生成羧酸酯;与氯甲酸作用生成碳酸酯.

所生成的酯在中性和酸性条件下比较稳定,因此可在硝化`氧化和形成酰氯时用成酯的方法保护羟基.保护基团可通过碱性水解除去,或在锌-铜的乙酸溶液中除去.

3.氨基的保护

伯胺和仲胺很容易被氧化,且易发生烃

基化,酰基化以及与醛酮羰基的亲核加成反

应.在合成中常采用:

(1)氨基质子化

(2)变为酰基衍生物

(3)变为烃基衍生物等方法将氨基保护起来

3.1 质子化

此方法仅用于防止氨基的氧化,因为理论上说

采用氨基质子化,即占据氮尚未共用电子对,以阻

止取代反应的放生.这是对氨基保护最简单的法.

3.2 转变为酰基衍生物

将氨基酰化转变成酰胺是保护氨常用的方法.通常伯胺酰基化已足以保护基,防止其被氧化和烃化反应的发生.常用的酰基化试剂为酰卤和酸酐.

保护基可在酸性和碱性条件下水解出去.

3.2 转变为酰基衍生物

邻苯二甲酸酐与伯胺所生成的邻苯二甲酰亚胺非常稳定,不受催化氢化碱性还原,醇解以及氯化氢,溴化氢,乙酸溶液的影响,也适用于保护伯胺.在酸性或碱性条件下水解或用肼解法脱去保护.

3.3 转变为烃基衍生物

用烃基保护氨基主要用三苯甲基或苯甲

基.

三苯甲基衍生物可用胺与溴或氯代三苯

甲烷在碱存在下制备.三苯甲基由于空间位

阻效应对氨基起到很好的保护作用,它对碱

是稳定的.

苯甲基衍生物用胺和氯化苯甲基在碱存

下制得.

4.羰基的保护

羰基具有许多反应性能,是有机化学中

最易发生反应的活性官能团之一.

保护羰基常用的方法:生成缩醛和缩酮

来降低羰基活性而保护羰基.

4.羰基的保护

保护醛酮羰基最常用的方法是通过乙二醇和2-疏基乙醇的反应,生成相应的叫做环缩醛或缩酮的产物.

5.羧基的保护

羰基通常用形成酯的方法保护.常见的有转变为甲酯,乙酯,叔丁酯,苯甲酯.

甲酯和乙酯可以用羧酸直接与甲醇或乙醇发生酯化反应制得,又可以被碱水解.

5.羧基的保护

叔丁酯可由羧酸先变为酰氯,再与叔丁醇作用,或者通过羧酸与异丁烯直接作用而得.它不能氢解,在通常条件下也不被氨解及碱催化水解.

5.羧基的保护

苯甲酯可由羧酸与苯甲基卤在碱性条件下反应而得.它除了可在强酸性或碱性条件下水解,还可以被氢解.