羟基与羰基的保护

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,羟基的保护与去保护,1,羟基的保护,羟基广泛存在于许多在生理上和合成上有意义的化合物中，,如核苷，碳水化合物、甾族化合物、大环内酯类化合物、聚醚、某些氨基酸的侧链。,另外，羟基也是有机合成中一个很重要的官能基，其可转变为卤素、氨基、羰基、羧基等多种官能团。,在化合物的氧化、酰基化、用卤代磷或卤化氢的卤化、脱水的反应或许多官能团的转化过程中，我们常常需要将羟基保护起来。,在含有多官能团复杂分子的合成中，如何选择性保护羟基和脱保护往往是许多新化合物开发时的关键所在，如紫杉醇的全合成。,2,应用最广泛的几种保护基,硅醚保护,基,苄醚保护,基,烷氧基甲基醚或烷氧基取代甲基,醚,其他保护基,三甲基硅醚,(,TMS-OR),叔丁基二甲基硅醚,(TBDMS-OR or TBS-OR),叔丁基二苯基硅醚,(TBDPS-OR,),羟基保护主要将其转变为相应的,醚或酯，,以醚更为常见。一般用于羟基保护的醚主要有,硅醚、甲基醚、烯丙基醚、苄基醚、烷氧甲基醚、烷巯基甲基醚、三甲基硅乙基甲基醚,等等。羟基的酯保护一般用的不多，但在糖及核糖化学中较为多见。,3,硅醚保护的优点,硅醚是最常见的保护羟基的方法之一。主要优点有：,易保护，也容易去保护,随着硅原子上的取代基的不同，保护和去保护的反应活性均有较大的变化。当分子中有多官能团时，空间效应及电子效应是影响反应的主要因素。,在游离伯胺或仲胺基的存在下，能够对羟基进行保护,任何羟基硅醚都可以通过四烷基氟化胺如,TBAF,脱除，其主要原因是硅原子对氟原子的亲和性远远大于硅,-,氧之间的亲和性。,硅,-,氮键的结合远比硅,-,氧键来的弱，硅原子优先与羟基上的氧原子结合，这正是与其他保护基的不同之处。,4,硅醚保护的稳定性,硅醚对酸和碱都敏感； 但是不同的硅醚对酸，碱有相对的稳定性。空间效应及电子效应是主要的影响因素 。,在酸中的稳定性为：,TMS (1)TES (64)TBDMS (20,000)TIPS (700,000)TBDPS (5,000,000),在碱中稳定性为：,TMS (1)TES (10-100)TBDMSTBDPS (20,000) TIPS (100,000),一般而言，对于没有什么位阻的伯醇和仲醇，尽量不要选用,TMS,作为保护基团，因为得到的产物一般在硅胶这样弱的酸性条件下也会被裂解掉。,5,硅醚去保护,硅醚可以用酸或碱或四烷基氟化胺脱去,在用,TBAF,裂解硅醚后，分解产生的四丁铵离子有时通过柱层析或,HPLC,很难除干净，而季铵盐的质谱丰度,(Bu4N+: 242),又特别的强有时会干扰质谱，因此这时需要使用四甲基氟化铵或四乙基氟化铵来脱除。,一般情况下，在,TBDMS,基团存在时，断裂,DEIPS(,二乙基异丙基硅基,),基团是较容易的。但实际得出的一些结果是相反的。在这些例子中，,分子结构中空间阻碍,是产生相反选择性的原因。,烷基硅醚在酸中容易去保护，而酚基醚在碱性条件下更容易去保护。,降低硅的碱性还可以用于改变,Lewis,酸催化反应的结果，并且有助于选择性去保护。在硅原子上引入吸电子取代基可以提高碱性条下水解反应的灵敏性，而对酸的敏感性降低。,6,三甲基硅醚,(TMSOR),许多硅基化试剂,(,如,TMSCl,，,TMSOTf),均可用于在各种醇中引入三甲基硅基。一般来说，空间位阻较小的醇最容易硅基化，但同时在酸或碱中也非常不稳定易水解,三甲基硅基化广泛用于多官能团化合物，生成的衍生物具有较高的挥发度而利于气相色谱和质谱分析。,7,叔丁基二甲基硅醚,-(TBDMS-OR or TBS-OR),A:,一般来说，在分子中羟基位阻不大时主要通过,TBSCl,对羟基进行保护。 但当羟基位阻较大时则采用较强的硅醚化试剂,TBSOTf,来实现。,B:,生成的叔丁基二甲基硅醚在多种有机反应中是相当稳定的，在一定条件下去保护时一般不会影响其他官能团。,C:,在伯、仲醇中，,TBS,基相对来说较易于与伯醇反应。,8,E:TBS,醚的断裂除了常用的四烷基氟化胺外，许多情况下也可用酸来断。当分子内没有对强酸敏感的官能基存在时，可用,HCl-MeOH, HCl-Dioxane,体系去除,TBS,，若有对强酸敏感的官能基存在时，则可选用,AcOH-THF,体系去除。,C:,它对碱稳定,在碱性水解时的稳定性约为三甲基硅醚的,104,倍。相对来说对酸敏感些。,TBS,醚的生成和断裂的难易取决于空间因素，因此常常用于对多官能团，位阻不同的分子进行选择性保护。,9,叔丁基二苯基硅醚,-(TBDPS-OR),A:,在酸性水解条件下,TBDPS,保护基比,TBDMS,更加稳定（约,100,倍），而,TBDPS,保护基对碱的稳定性比,TBDMS,要差。,B:,由于该保护基的分子量较大，容易使底物固化而易于分离。,TBDPS,保护基对许多与,TBDMS,保护基不相容的试剂显出比,TBDMS,基团更好的稳定性。,10,三异丙基硅醚保护,-(TIPS-OR),酸性水解时，有较大体积的,TIPS,醚比叔丁基二甲基硅醚要更稳定些。但稳定性比叔丁基二苯基硅基差。,TIPS,基碱性水解时比,TBDMS,基或,TBDPS,基稳定。相对于仲羟基，,TIPS,基对伯羟基有更好的选择性,。,11,苄醚类保护及脱除,苄醚类主要有苄基，对甲氧苄基及三苯甲基醚,2.1,苄基醚保护羟基,A:,一般烷基上的羟基在用苄基醚保护时需要用强碱，但酚羟基的苄基醚保护一般只要用碳酸钾在乙腈或丙酮中回流即可。回流情况下，这类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剂居多。若反应速度慢可用,DMF,做溶剂，提高反应温度，或加,NaI,KI,催化反应。,12,13,B:,苄基醚的裂解主要是通过催化加氢的方法，,Pd,是理想的催化剂，用,Pt,时会产生芳环上的氢化作用。,非芳性的胺可以使催化剂活性降低，阻碍,O,-,脱苄；,在氢化体系中加入,Na,2,CO,3,可以防止苄基被裂解，但可使双键发生还原。,苄基的脱保护,:,14,15,苄基的氢解,Solvent,Reaction rate(mm H,2,/ min /0.1g cat),THF,40,Hexanol,25,Methanol,5,Toluene,2,Hexane,6,苄基的氢解（脱保护）有溶剂的作用，如下列表,Effect of solvent on the hydrogenlysis of benzyl ether,16,对甲氧基苄基醚,特点：羟基上对甲氧基苄基保护的方法和苄基类似。一般而言，对甲氧基苄醚在合成中更为常用。,但脱除除了氢解的方法外，还可以氧化除去。但甲氧基取代的苄基醚较未取代的苄基醚更容易通过氧化去保护。,17,Cleavage of MPM, DMPM, and TMPM ethers with DDQ in CH,2,Cl,2,/H,2,O at 20,o,C,Protective Group,Time (h),Yield(%),ii iii,Protective Group,Time (h),Yield(%),ii iii,3,4-DMPM,EETHP,19,THP,醚引入到一个手性分子的结果是形成了一个非对映体，因为在四氢吡喃环上新增了一个手性中心。（有时它会使,NMR,谱的表达有点困难）。尽管如此， 它仍是有机合成中一个非常有用的保护基团，它的成本低，易于分离，对大多数非质子酸试剂有一定的稳定性，易于被出去。通常，几乎任何酸性试剂或任何可以在原位产生酸的试剂都可被用来引入,THP,基团。,3.1 THP(2-,四氢吡喃,),保护羟基,20,MOM,是一般是通过,MOMCl-DIEA,引入；其对酸还是较为稳定的，一般它的脱除需要在强酸条件下进行。,3.2 MOM,保护羟基,21,3.3 EE,（,CH,3,CH,2,OCH,3,CH-OR,）保护羟基,EE,的性质和,THP,很相似。,22,3.4 SEM-Cl(TMSCH2CH2OCH2-),保护羟基,SEM-,作为羟基的保护基，其主要特点为：脱保护可以通过四烷基氟化胺来脱去。,SEM,醚对分解四氢吡喃基,(THP),和叔丁基二甲基硅醚,(TBS),的酸性条件,(AcOH-H2O, THF, 45,o,C, 7,小时,),是稳定的。,23,其他羟基保护基,4.1,烯丙基保护羟基,有关碳水化合物的文献中，烯丙醚用来保护醇是很常见的，原因在于烯丙醚通常可用各种方法形成糖苷。显然，烯丙醚不能与强的的亲电试剂共存，如溴、催化氢化的试剂。但它在中等强度的酸性条件（,1,N,HCl,，回流，,10,小时）下稳定。在大量其它保护基存在下有许多温和的脱保护方法。其总体上的稳定性，使得烯丙醚成为许多反应系列中的主干。,24,4.2,酰化成酯保护,醇通过酯的保护一般在糖化学中较为多见，一般主要通过乙酰基、苯甲酰基和特戊酰基等。乙酰基保护也常常用于天然产物结构鉴定中羟基衍生化。一般上乙酰基方法较多，其中用乙酸酐在吡啶中引入乙酰基最为常用，由于该方法不能乙酰化位阻较大的叔醇，要想在叔醇引入乙酰基需要加入酰化催化剂（,DMAP, 4-PPY,）等。,苯甲酰化的常用方法是,BzCl,或,Bz2O/,吡啶。特戊酰化的常用方法是,PvCl /,吡啶, 0-75,。这些酰基化对伯醇选择性要大于仲醇，选择性特戊酰基,苯甲酰,乙酰基；有时特戊酰基可化学选择性的上在伯醇上。,25,26,27,缩醛缩酮保护,:,特点：缩醛缩酮保护，通常用于多羟基同时保护其中两个；在中性及碱性介质中稳定，对氧化、还原、催化剂也稳定。,一般情况下,保护,1,，,2-,位羟基用,丙酮,，,保护,1,，,3-,位羟基用,苯甲醛,。,28,羰 基 的 保 护,羰基是活波基团，易与亲核试剂发生反应，有时需要保护。,反应的容易程度顺序为：醛,环己酮,环戊酮,a,，,b,-,不饱和酮,芳基酮,形成的缩醛和酮不与碱性试剂或亲核性试剂作用。,在酸性介质中水解恢复到羰基。,29,30,Thanks For Listening,31,