第八章有机合成中的保护基

第八章有机合成中的保护基有机合成中常遇到多官能团化合物，反应时，一个试剂往往会与其中两个或两个以上的官能团作用，但只希望与其中一个官能团反应，因此，常用一种试剂-保护基试剂，先将不需要反应的一个基团保护起来，待另外的基团反应完后，再去除保护基，使不需要发生反应的基团恢复到原来的状态。•采用保护基进行基团保护的方法包含上保护基和去保护基的过程。•上保护基是用保护试剂与需要被保护的基团反应，生成被保护了的基团。•去保护基则是待反应完成，选择合适的反应条件将保护基去除，使被保护的基团恢复到原来的状态。由于增加了两步反应，导致收率下降，因此，对反应中的保护基选择非常重要，理想的保护基应该是•有选择、容易反应、高收率•被保护的部分在反应中稳定，保护基不受破坏•反应结束后，易脱去保护基且易从反应物中除去•保护基试剂易的，反应易操作。•有机合成中常见的被保护基有：羟基、氨基、巯基、醛基、酮基、羧基等。•羟基的保护、醛、酮的保护。8.1羟基的保护：转化为醚、缩醛或酮、酯8.1.18.1.1.1甲醚羟基甲基化得到相应的甲醚。常用的甲基化试剂有：硫酸二甲酯-氢氧化钠-四丁基碘化铵；碘甲烷-氢氧化钠；重氮甲烷；三氟甲基磺酸甲酯/吡啶等•甲醚裂解去保护是在酸的作用下完成，使用氢碘酸、三甲基硅碘/氯仿、去保护得到醇；使用路易斯酸也行。甲醚在PH=1-14能稳定存在，强碱、亲核试剂、氧化剂、有机金属试剂、催化氢化、氢化物还原剂等均不受影响。MeOHOOSOOMeOOMeNaOH,n-BuN+I-MeO(1)CrO3,AcOH(2)HBr,AcOHHOO•8.1.1.2苄醚•苄醚由氯苄或溴苄烃化制得。在PH=1-14苄醚是稳定的。碳正离子、亲核试剂、有机金属试剂、氢化物还原剂和一些氧化剂等试剂都不受影响。苄醚的碳-氧键切断去保护是采用氢解方法，使用钯-碳催化氢化法和可溶性金属还原法。由于苄醚的去保护是采用不同于其他醚键的断裂方法，因此，在氢解去苄基时，其他的醚键可以保留OOHPhCH2BrKHOOCH2Ph(1)B2H6,THF(2)KOH,H2O2(3)KH,MeIOOCH2PhOMeH2,Pd-COOHOMe•8.1.1.3叔丁基醚•醇与2-甲基丙烯在酸催化下反应转化成叔丁基醚。常用的催化剂是浓硫酸、三氟化硼/磷酸。叔丁醚的生成过程不同甲醚、苄醚。•叔丁基醚对酸的稳定性比甲醚、苄醚差，一般在PH=1-14范围内稳定。•对亲核试剂、有机金属试剂、氢化物还原剂、催化氢化、氧化、和可溶性金属还原等不受影响。•去保护方法是：无水三氟乙酸、三甲基硅碘、氢溴酸/乙酸。HROHROHHRO•8.1.1.4甲氧基甲醚（MOM醚）•此法避免在酸性条件下进行，是在碱性条件或五氧化二磷下进行的•甲氧基甲醚遇酸稳定性不如简单的醚，通常在PH=4-12是稳定的，遇对亲核试剂、有机金属试剂、氢化物还原剂、催化氢化、氧化反应等不受影响。•由于甲氧基甲醚遇酸稳定性较差，比简单的醚易于水解去保护，利用这一差别可选择性酸水解脱保护基ROH+ClCH2OCH3NaH/THFROCH2OCH3ROH+CH3OCH2OCH3P2O5/CHCl3ROCH2OCH38.1.1.5甲硫甲基醚（MTM）甲硫甲基醚在PH=1-12稳定ROHNaH/DMEClCH2SCH3ROCH2SCH3OOOOHOHClOKHOOOOHOCH2OCH3OOOHOCH2OCH3OCH2PhHCl/MeOHOOOHOHOCH2Ph•8.1.1.6四氢吡喃醚（THP醚）•四氢吡喃醚是环状缩醛保护基（R-O-THP醚）OHOROHOOHRHOOR•8.1.2酯类保护基•羟基的另一个保护方法是酯化。由于酯化引入羰基，易于发生羰基上的亲核反应、水解以及还原反应，涉及此反应时不宜用酯华法保护羟基。•使用的保护基的酯是乙酸酯、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碱存在下酰化制得。去保护一般用碱水解或碱醇解法，也可以用氨的醇溶液氨解，酯在碱性条件下稳定性差，在酸性条件下较稳定•乙酸酯在PH=1-8稳定。有机金属试剂、催化氢化、硼氢化物还原、路易斯酸、氧化反应等可以采用乙酸酯保护OHOOHHOOHAc2O/AcOHOAcOOAcAcOOAcNNTMSOOTMSSnCl4OAcOAcOOAcHNNOOCH3ONaCH3OHOHOHOOHHNNOO•8.1.31，2-和1，3-二醇的保护•能与醛酮形成环状缩醛酮。对于氢化铝锂还原、钠-汞齐还原以及催化氢化还原稳定，一般氧化剂高锰酸钾等稳定。在酸性条件下裂解ONMeOOHOHOOHOH2SO4ONMeOOHOOO•8.2醛、酮的保护•8.2.1缩醛缩酮•使用催化剂为：甲苯磺酸、氯化氢，缩醛缩酮在PH=4-12范围内稳定，对酸水溶液或路易斯酸是敏感。对碱、氧化剂、还原剂稳定•用做制备缩醛缩酮常用是甲醇。好处在于核磁鉴定容易。1，2-和1，3-二醇也是有效的醛酮保护基CHOOAcOMeOH/HCl(g)reflux,15minOAcOOMeOMeOOOC2H5HOOHp-TsOHOOC2H5OO(1)2RMgX(2)H2O/HOHROOR•8.2.2二硫代缩醛、缩酮•硫代缩醛缩酮对酸的敏感度PH=1-12范围内稳定。能耐受还原剂、有机金属试剂、亲核试剂、部分氧化剂•常用的催化剂：三氟化硼-乙醚、氯化锌等•8.3氨基的保护•氨基作为一个活泼基团能参与许多反应，氨基活性在于：氮上的活泼氢；氮上的孤对电子，具有很强的亲核性，许多亲电试剂能与其反应。•氨基保护的常用方法：伯胺、仲胺转化成叔胺，常用苄基、三烃基硅保护；转化成酰胺或氨基甲酸酯•8.3.1N-烃化和N-三烃基硅烷化保护•常有烃化基是苄基氯或苄基溴，在碱存在下，苄基卤化物与氨基反应得到苄基烃化的叔胺，苄基烃化的叔胺在强碱、亲核试剂、有机金属试剂、氢化物还原剂不受影响。•对于催化氢化（钯-碳）或可溶性金属还原（钠/氨），苄胺可发生氢解脱去苄基OOHH2NBnCLK2CO3,H2OOOBnBn2NNaNH2CH3CNOBn2NPhPhPhCNBnMgCl/THFOBn2NPhNH2PhOHBn2NPhNH2Ph(1)Pd-C,HCO2NH4(2)HCl/H2O/i-PrOHOHH2NPhNH2Ph•8.3.2N-酰化保护•酰胺是N-酰化保护的一种常用方法。最简单的酰化剂是乙酰化（乙酸酐、乙酰氯），碱为碳酸钾、氢氧化钠、吡啶等。PH=1-12稳定，在强酸强碱下会发生水解ONHMeOHOEt(1)(CF3CO)2O,K2CO3(2)HBr,AcOH,Ac2OONMeCOCF3OCOCF3BrROHONMeCOCF3OCOCF3ORK2CO3ONHMeOHOR