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文檔簡介

羥基的保護與去保護1羥基的保護羥基廣泛存在于許多在生理上和合成上有意義的化合物中,如核苷,碳水化合物、甾族化合物、大環(huán)內酯類化合物、聚醚、某些氨基酸的側鏈。另外,羥基也是有機合成中一個很重要的官能基,其可轉變?yōu)辂u素、氨基、羰基、羧基等多種官能團。在化合物的氧化、酰基化、用鹵代磷或鹵化氫的鹵化、脫水的反應或許多官能團的轉化過程中,我們常常需要將羥基保護起來。在含有多官能團復雜分子的合成中,如何選擇性保護羥基和脫保護往往是許多新化合物開發(fā)時的關鍵所在,如紫杉醇的全合成。2應用最廣泛的幾種保護基硅醚保護基

芐醚保護基烷氧基甲基醚或烷氧基取代甲基醚

其他保護基

三甲基硅醚(TMS-OR)叔丁基二甲基硅醚(TBDMS-ORorTBS-OR)

叔丁基二苯基硅醚(TBDPS-OR)

羥基保護主要將其轉變?yōu)橄鄳拿鸦蝓?,以醚更為常見。一般用于羥基保護的醚主要有硅醚、甲基醚、烯丙基醚、芐基醚、烷氧甲基醚、烷巰基甲基醚、三甲基硅乙基甲基醚等等。羥基的酯保護一般用的不多,但在糖及核糖化學中較為多見。3硅醚保護的優(yōu)點硅醚是最常見的保護羥基的方法之一。主要優(yōu)點有:

易保護,也容易去保護隨著硅原子上的取代基的不同,保護和去保護的反應活性均有較大的變化。當分子中有多官能團時,空間效應及電子效應是影響反應的主要因素。

在游離伯胺或仲胺基的存在下,能夠對羥基進行保護

任何羥基硅醚都可以通過四烷基氟化胺如TBAF脫除,其主要原因是硅原子對氟原子的親和性遠遠大于硅-氧之間的親和性。

硅-氮鍵的結合遠比硅-氧鍵來的弱,硅原子優(yōu)先與羥基上的氧原子結合,這正是與其他保護基的不同之處。

4硅醚保護的穩(wěn)定性硅醚對酸和堿都敏感;但是不同的硅醚對酸,堿有相對的穩(wěn)定性??臻g效應及電子效應是主要的影響因素。在酸中的穩(wěn)定性為:TMS(1)<TES(64)<TBDMS(20,000)<TIPS(700,000)<TBDPS(5,000,000)

在堿中穩(wěn)定性為:TMS(1)<TES(10-100)<TBDMS~TBDPS(20,000)<TIPS(100,000)

一般而言,對于沒有什么位阻的伯醇和仲醇,盡量不要選用TMS作為保護基團,因為得到的產(chǎn)物一般在硅膠這樣弱的酸性條件下也會被裂解掉。5硅醚去保護硅醚可以用酸或堿或四烷基氟化胺脫去

在用TBAF裂解硅醚后,分解產(chǎn)生的四丁銨離子有時通過柱層析或HPLC很難除干凈,而季銨鹽的質譜豐度(Bu4N+:242)又特別的強有時會干擾質譜,因此這時需要使用四甲基氟化銨或四乙基氟化銨來脫除。

一般情況下,在TBDMS基團存在時,斷裂DEIPS(二乙基異丙基硅基)基團是較容易的。但實際得出的一些結果是相反的。在這些例子中,分子結構中空間阻礙是產(chǎn)生相反選擇性的原因。

烷基硅醚在酸中容易去保護,而酚基醚在堿性條件下更容易去保護。降低硅的堿性還可以用于改變Lewis酸催化反應的結果,并且有助于選擇性去保護。在硅原子上引入吸電子取代基可以提高堿性條下水解反應的靈敏性,而對酸的敏感性降低。6E:TBS醚的斷裂除了常用的四烷基氟化胺外,許多情況下也可用酸來斷。當分子內沒有對強酸敏感的官能基存在時,可用HCl-MeOH,HCl-Dioxane體系去除TBS,若有對強酸敏感的官能基存在時,則可選用AcOH-THF體系去除。

C:它對堿穩(wěn)定,在堿性水解時的穩(wěn)定性約為三甲基硅醚的104倍。相對來說對酸敏感些。TBS醚的生成和斷裂的難易取決于空間因素,因此常常用于對多官能團,位阻不同的分子進行選擇性保護。9叔丁基二苯基硅醚

---(TBDPS-OR)

A:在酸性水解條件下TBDPS保護基比TBDMS更加穩(wěn)定(約100倍),而TBDPS保護基對堿的穩(wěn)定性比TBDMS要差。B:由于該保護基的分子量較大,容易使底物固化而易于分離。TBDPS保護基對許多與TBDMS保護基不相容的試劑顯出比TBDMS基團更好的穩(wěn)定性。10三異丙基硅醚保護---(TIPS-OR)

酸性水解時,有較大體積的TIPS醚比叔丁基二甲基硅醚要更穩(wěn)定些。但穩(wěn)定性比叔丁基二苯基硅基差。TIPS基堿性水解時比TBDMS基或TBDPS基穩(wěn)定。相對于仲羥基,TIPS基對伯羥基有更好的選擇性。11芐醚類保護及脫除

芐醚類主要有芐基,對甲氧芐基及三苯甲基醚

2.1芐基醚保護羥基

A:一般烷基上的羥基在用芐基醚保護時需要用強堿,但酚羥基的芐基醚保護一般只要用碳酸鉀在乙腈或丙酮中回流即可。回流情況下,這類烷基化在乙腈中速度比丙酮中要快四倍左右,因此一般用乙腈做溶劑居多。若反應速度慢可用DMF做溶劑,提高反應溫度,或加NaI,KI催化反應。

1213

B:芐基醚的裂解主要是通過催化加氫的方法,Pd是理想的催化劑,用Pt時會產(chǎn)生芳環(huán)上的氫化作用。非芳性的胺可以使催化劑活性降低,阻礙O-脫芐;在氫化體系中加入Na2CO3可以防止芐基被裂解,但可使雙鍵發(fā)生還原。芐基的脫保護:1415芐基的氫解SolventReactionrate(mmH2/min/0.1gcat)THF40Hexanol25Methanol5Toluene2Hexane6芐基的氫解(脫保護)有溶劑的作用,如下列表

Effectofsolventonthehydrogenlysisofbenzylether16對甲氧基芐基醚

特點:羥基上對甲氧基芐基保護的方法和芐基類似。一般而言,對甲氧基芐醚在合成中更為常用。

但脫除除了氫解的方法外,還可以氧化除去。但甲氧基取代的芐基醚較未取代的芐基醚更容易通過氧化去保護。17CleavageofMPM,DMPM,andTMPMetherswithDDQinCH2Cl2/H2Oat20oCProtectiveGroupTime(h)Yield(%)iiiiiProtectiveGroupTime(h)Yield(%)iiiii3,4-DMPM<0.3386842-MPM3.593704-MPM0.3389863,5-DMPM873922,3,4-TMPM0.560752,3-DMPM12.575733,4,5-TMPM189893-MPM2480942,5-DMPM2.595162,6-DMPM27.5809518烷氧基甲基醚或烷氧基取代甲基醚烷氧基甲基醚或烷氧基取代甲基醚在羥基保護中也是較為多用的一類,常用的有THP(2-四氫吡喃),MOM(甲氧基甲基),EE(2-乙氧基乙基),這類保護基都對酸不穩(wěn)定,因此一般都是在酸性條件下脫保護。它們對酸的穩(wěn)定性是MOM>EE>THP19THP醚引入到一個手性分子的結果是形成了一個非對映體,因為在四氫吡喃環(huán)上新增了一個手性中心。(有時它會使NMR譜的表達有點困難)。盡管如此,它仍是有機合成中一個非常有用的保護基團,它的成本低,易于分離,對大多數(shù)非質子酸試劑有一定的穩(wěn)定性,易于被出去。通常,幾乎任何酸性試劑或任何可以在原位產(chǎn)生酸的試劑都可被用來引入THP基團。3.1THP(2-四氫吡喃)保護羥基20MOM是一般是通過MOMCl-DIEA引入;其對酸還是較為穩(wěn)定的,一般它的脫除需要在強酸條件下進行。3.2MOM保護羥基213.3EE(CH3CH2OCH3CH-OR)保護羥基EE的性質和THP很相似。223.4SEM-Cl(TMSCH2CH2OCH2-)保護羥基SEM-作為羥基的保護基,其主要特點為:脫保護可以通過四烷基氟化胺來脫去。SEM醚對分解四氫吡喃基(THP)和叔丁基二甲基硅醚(TBS)的酸性條件(AcOH-H2O,THF,45oC,7小時)是穩(wěn)定的。23其他羥基保護基4.1烯丙基保護羥基有關碳水化合物的文獻中,烯丙醚用來保護醇是很常見的,原因在于烯丙醚通常可用各種方法形成糖苷。顯然,烯丙醚不能與強的的親電試劑共存,如溴、催化氫化的試劑。但它在中等強度的酸性條件(1NHCl,回流,10小時)下穩(wěn)定。在大量其它保護基存在下有許多溫和的脫保護方法。其總體上的穩(wěn)定性,使得烯丙醚成為許多反應系列中的主干。244.2?;甚ケWo

醇通過酯的保護一般在糖化學中較為多見,一般主要通過乙?;⒈郊柞;吞匚祯;?。乙酰基保護也常常用于天然產(chǎn)物結構鑒定中羥基衍生化。一般上乙?;椒ㄝ^多,其中用乙酸酐在吡啶中引入乙酰基最為常用,由于該方法不能乙酰化位阻較大的叔醇,要想在叔醇引入乙?;枰尤膈;呋瘎―MAP,4-PPY)等。苯甲酰化的常用方法是BzCl或Bz2O/吡啶。特戊?;某S梅椒ㄊ荘vCl/吡啶,0-75℃。這些酰基化對伯醇選擇性要大于仲醇,選擇性特戊酰基>苯甲酰>乙?;挥袝r特戊?;苫瘜W選擇性的上在伯醇上。252627縮醛縮酮保護:特點:縮醛縮酮保護,通常用于多羥基同時保護其中兩個;在中性及堿性介質中穩(wěn)定,對氧化、還原、催化劑也穩(wěn)定。一般情況下保

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