有機合成中的保護基課件

第八章有機合成中的保護基

有機合成中常遇到多官能團化合物，反應(yīng)時，一個試劑往往會與其中兩個或兩個以上的官能團作用，但只希望與其中一個官能團反應(yīng)，因此，常用一種試劑-保護基試劑，先將不需要反應(yīng)的一個基團保護起來，待另外的基團反應(yīng)完后，再去除保護基，使不需要發(fā)生反應(yīng)的基團恢復(fù)到原來的狀態(tài)。采用保護基進行基團保護的方法包含上保護基和去保護基的過程。上保護基是用保護試劑與需要被保護的基團反應(yīng)，生成被保護了的基團。去保護基則是待反應(yīng)完成，選擇合適的反應(yīng)條件將保護基去除，使被保護的基團恢復(fù)到原來的狀態(tài)。由于增加了兩步反應(yīng)，導(dǎo)致收率下降，因此，對反應(yīng)中的保護基選擇非常重要，理想的保護基應(yīng)該是有選擇、容易反應(yīng)、高收率被保護的部分在反應(yīng)中穩(wěn)定，保護基不受破壞反應(yīng)結(jié)束后，易脫去保護基且易從反應(yīng)物中除去保護基試劑易的，反應(yīng)易操作。有機合成中常見的被保護基有：羥基、氨基、巰基、醛基、酮基、羧基等。羥基的保護、醛、酮的保護。8.1羥基的保護：轉(zhuǎn)化為醚、縮醛或酮、酯8.1.18.1.1.1甲醚羥基甲基化得到相應(yīng)的甲醚。常用的甲基化試劑有：硫酸二甲酯-氫氧化鈉-四丁基碘化銨；碘甲烷-氫氧化鈉；重氮甲烷；三氟甲基磺酸甲酯/吡啶等8.1.1.2芐醚芐醚由氯芐或溴芐烴化制得。在PH=1-14芐醚是穩(wěn)定的。碳正離子、親核試劑、有機金屬試劑、氫化物還原劑和一些氧化劑等試劑都不受影響。芐醚的碳-氧鍵切斷去保護是采用氫解方法，使用鈀-碳催化氫化法和可溶性金屬還原法。由于芐醚的去保護是采用不同于其他醚鍵的斷裂方法，因此，在氫解去芐基時，其他的醚鍵可以保留8.1.1.3叔丁基醚醇與2-甲基丙烯在酸催化下反應(yīng)轉(zhuǎn)化成叔丁基醚。常用的催化劑是濃硫酸、三氟化硼/磷酸。叔丁醚的生成過程不同甲醚、芐醚。叔丁基醚對酸的穩(wěn)定性比甲醚、芐醚差，一般在PH=1-14范圍內(nèi)穩(wěn)定。對親核試劑、有機金屬試劑、氫化物還原劑、催化氫化、氧化、和可溶性金屬還原等不受影響。去保護方法是：無水三氟乙酸、三甲基硅碘、氫溴酸/乙酸。8.1.1.4甲氧基甲醚（MOM醚）此法避免在酸性條件下進行，是在堿性條件或五氧化二磷下進行的

甲氧基甲醚遇酸穩(wěn)定性不如簡單的醚，通常在PH=4-12是穩(wěn)定的，遇對親核試劑、有機金屬試劑、氫化物還原劑、催化氫化、氧化反應(yīng)等不受影響。由于甲氧基甲醚遇酸穩(wěn)定性較差，比簡單的醚易于水解去保護，利用這一差別可選擇性酸水解脫保護基8.1.1.6四氫吡喃醚（THP醚）四氫吡喃醚是環(huán)狀縮醛保護基（R-O-THP醚）8.1.2酯類保護基羥基的另一個保護方法是酯化。由于酯化引入羰基，易于發(fā)生羰基上的親核反應(yīng)、水解以及還原反應(yīng)，涉及此反應(yīng)時不宜用酯華法保護羥基。使用的保護基的酯是乙酸酯、苯甲酸酯、2，4，6-三甲基苯甲酸酸酯酯通常采用酸酐或酰氯在堿存在下酰化制得。去保護一般用堿水解或堿醇解法，也可以用氨的醇溶液氨解，酯在堿性條件下穩(wěn)定性差，在酸性條件下較穩(wěn)定乙酸酯在PH=1-8穩(wěn)定。有機金屬試劑、催化氫化、硼氫化物還原、路易斯酸、氧化反應(yīng)等可以采用乙酸酯保護8.1.31，2-和1，3-二醇的保護能與醛酮形成環(huán)狀縮醛酮。對于氫化鋁鋰還原、鈉-汞齊還原以及催化氫化還原穩(wěn)定，一般氧化劑高錳酸鉀等穩(wěn)定。在酸性條件下裂解8.2醛、酮的保護8.2.1縮醛縮酮使用催化劑為：甲苯磺酸、氯化氫，縮醛縮酮在PH=4-12范圍內(nèi)穩(wěn)定，對酸水溶液或路易斯酸是敏感。對堿、氧化劑、還原劑穩(wěn)定用做制備縮醛縮酮常用是甲醇。好處在于核磁鑒定容易。1，2-和1，3-二醇也是有效的醛酮保護基8.2.2二硫代縮醛、縮酮硫代縮醛縮酮對酸的敏感度PH=1-12范圍內(nèi)穩(wěn)定。能耐受還原劑、有機金屬試劑、親核試劑、部分氧化劑常用的催化劑：三氟化硼-乙醚、氯化鋅等8.3氨基的保護氨基作為一個活潑基團能參與許多反應(yīng)，氨基活性在于：氮上的活潑氫；氮上的孤對電子，具有很強的親核性，許多親電試劑能與其反應(yīng)。氨基保護的常用方法：伯胺、仲胺轉(zhuǎn)化成叔胺，常用芐基、三烴基硅保護；轉(zhuǎn)化成酰胺或氨基甲酸酯