基團保護和反應性轉(zhuǎn)換

1、基團保護和反應性轉(zhuǎn)換 基團的保護與基團的反應性轉(zhuǎn)換是指在一基團的保護與基團的反應性轉(zhuǎn)換是指在一化合物分子中為使其特定基團或位置發(fā)生預期化合物分子中為使其特定基團或位置發(fā)生預期反應，其它基團或位置進行暫時性保護或暫時反應，其它基團或位置進行暫時性保護或暫時性極性改變的過程，待反應完成生成新化合物性極性改變的過程，待反應完成生成新化合物所采取的一種策略。所采取的一種策略。7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護RCOCH2CH2OH + RMgXRRC-CH2CH2OHRH + RCOCH2CH2OMgXH2ORCOCH2CH2OHRCOCH2CH2ORRMgXH3OR-C-CH2CH2OHO

2、HROHHI, H2OROHNaRXR-C-CH2CH2OR+7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護該基團應該是在溫和條件下引入；在化合物中其它基團發(fā)生轉(zhuǎn)化所需要的條件下是穩(wěn)定的；在溫和條件下易于除去。 7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羥基的保護 1醇羥基的保護注：Tceoc為三氯乙氧羰基，Tbeoc 為三溴乙氧羰基，Bn為芐基，ThP為四氫吡喃基，Py為吡啶 7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羥基的保護 1醇羥基的保護1)醚類衍生物 （1）甲醚）甲醚Me3SiIROHMe2SO4NaOHROMeBF3/RSHROH或OCH3RMe3SiICH3IROSiMe3

3、+H2OROHMe3SiOH+該方法的優(yōu)點是：條件溫和，保護基容易引入，且對酸、堿、氧化劑或還原劑都很穩(wěn)定。這種方法一般多用于單糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)的經(jīng)典測定。7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羥基的保護 1醇羥基的保護1)醚類衍生物 （2）三甲基硅醚）三甲基硅醚 醇的三甲基硅醚對催化氫化、氧化、還原反應穩(wěn)定，廣泛用于保護糖、甾族類及其它醇的羥基。它的一個重要特色是可以在非常溫和的條件下引入和脫去保護基，但因其對酸、堿都很敏感，只能在中性條件下使用。ROH + Me3SiCl (Me3SiNHSiMe3)ROSiMe3醇/H2OROH7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羥基的保護

4、1醇羥基的保護1)醚類衍生物 （3）芐醚）芐醚OOHOHOHHOH2CH2SO4/CH3OHPhCH2Cl/KOHHCl/H2O/AcOHPyOOHOOBzOHBzCl/PyH2Pd-COHOHPhCH2OH2CPhCH2OPhCH2O89OadeninOCH2PhNa/NH3_3PhCH3NH4ClOadeninOHOHHONNNNNH2adenin =6-氨基嘌呤（腺嘌呤）PhCH2OPhCH2O94%芐基醚在堿性條件下通常是穩(wěn)定的，就是對氧化劑(如過碘酸、四乙酸鉛)、LiAlH4與弱酸也是穩(wěn)定的。在中性溶液中室溫下它們能很快被催化氫解，常用鈀催化氫解或者與金屬鈉在液氨(或醇)中脫保護。該

5、方法廣泛用于糖及核苷酸中醇羥基的保護。 7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羥基的保護 1醇羥基的保護1)醚類衍生物 （4）三苯甲基醚）三苯甲基醚OCH2OHOMeOHOHHOTrCl/Py1 hOCH2OTrOMeOHOHHONHNOOOORORHOH2CNHNOOOORORTrOH2CTrCl/Py多羥基化合物中選擇性地保護伯醇羥基 易結(jié)晶，疏水，溶于許多非羥基的有機溶劑中。它對堿和其它親核試劑穩(wěn)定，但在酸性介質(zhì)中不穩(wěn)定。下列試劑經(jīng)常用來除去三苯甲基保護基：80的乙酸(在回流溫度)，HCl/CHCl3和HBr(計算量)/AcOH在0oC，將三苯甲醇吸收在硅膠柱子上，幾小時即可脫醚

6、。 7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羥基的保護 1醇羥基的保護2)縮醛和縮酮衍生物 （1）四氫吡喃醚）四氫吡喃醚 HCCCH2OH/ HOOCH2CCHC2H5MgBrTHFOOCH2CCMgBrCO2H3OHOCH2CCCOOHONNHOOOuracil =ThP =Tr = trityl = Ph3C對堿、格氏試劑、烷基鋰、氫化鋁鋰、烴化劑和酰化劑均穩(wěn)定。缺點是：不能用于在酸性介質(zhì)中進行反應。此外，若用于旋光性醇，由于引入了一個新的手性中心，將導致生成非對映異構(gòu)體的混合物，分離困難，造成產(chǎn)率降低。然而它在室溫條件下，即能進行催化水解。 7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去

7、保護 羥基的保護 1醇羥基的保護2)縮醛和縮酮衍生物 （2）縮醛和縮酮）縮醛和縮酮CH2OHCH-OHCH2OHCH3COCH3/HCH2OHCH-OCH2O CH3CH3CH3(CH2)14COOH干 燥 HClH2OCH2OCO(CH2)14CH3CH-OHCH2OHPhCHO/HOOOHHPhHCH3(CH2)14COCl, PyH2/PdCH2OHCHOCO(CH2)14CH3CH2OH7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羥基的保護 1醇羥基的保護3)羧酸酯類衍生物（1）乙酸酯）乙酸酯OHOHAc2O/AcONa/AcOH60 , 2hoCOHOHOHOAc95%NH3/CH

8、3OHor K3CO3/CH3OHOHOHOH7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羥基的保護 2酚羥基的保護表7-2 酚羥基的保護與脫保護OO酚羥基保護基脫保護基的條件-OCH3濃H2SO4，室溫；濃HCl，封管加熱；HCl(HBr)乙酸水溶液，回流；HI回流；濃HNO3， CrO3 ，Ce(SO4)3，H2SO4；AlBr3 ，BCl3 ，BBr3 ，POCl3/ZnCl2；CH3MgI，MgI2 ，LiI/2,4,6-三甲基吡啶，回流；NaOMe/MeOH-DMSO， NaOH-OCH(CH3)2HBr, 回流-OC (CH3)3HCl-CH3OH, 60oC, CF3COOH室

9、溫-OCH2PhH2, Pd-C, HCl/AcOH, Na-C4H9OH-OCH2OCH3H2SO4/AcOH與酸水溶液回流-OCH2COPhZn-AcOH, 室溫-OSi (CH3)3H2O；含水甲醇，回流-OCOCH3堿的水溶液或堿的含水醇溶液,HCl,氨水或氨水的醇溶液-OCOPh堿的水溶液或堿的含水醇溶液,HCl-OCO2CH3堿的水溶液或堿的含水醇溶液-OCO2CH2CH3堿的水溶液或堿的含水醇溶液-OCO2CH2CCl3Zn-MeOH回流，Zn-AcOH攪拌13小時-SO2Ar堿的的水溶液或堿的醇溶液7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羥基的保護 2酚羥基的保護OHO+

10、30minOThP酸的水溶液回流OH95OH+ ClSO2ArOSO2Ar堿的水溶液或堿的醇溶液OH例如：7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羰基的保護 1縮醛（酮）類保護基團OOCHOOOOOHO(CH2)2OHtoluene/reflux, 1hTi4+mont91%OOOOOHO(CH2)2OHn-henane/reflux, 1hTi4+mont87%RROMeOROMeRRROB10H14(MeO)3CH, MeOHTHF-H2OB10H1417examplex11examplex92%97%84%99%ROHORROHRRuCl3.3H2O(0.1mol%)ROH, r.

11、 t., 10h30examples, 45%95%RROMeOROMeR(MeO)3CH, MeOH34examplex84%98%InCl3(5mol%)CyclohexanerefluxRROO( )nHO(CH2)nOHInCl3(5mol%)RORORRInCl3(5mol%)RRO32examplex84%95%MeOH-H2O7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羰基的保護 1縮醛（酮）類保護基團RROORORHO(CH2)2OH（as Solvent）I2(5mol%), r. t. 16h19examplex30%90%MeOROMeRRROI2(10mol%), a

12、cetoner. t. 5min9 examplex93%99%RROI2(10mol%), acetaner. t. 545min, or reflux 5min9 examplex90%99%OROROHOHOOOFeCl3 6H2O. 環(huán)己烷,+OOCAN(1.2aq)10%aqMeOH, r.t., 10minCHO90%OCOCOOOHOCH2CH2OHTsOHH3OOCO58%7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羰基的保護 2烯醇醚和烯胺衍生物1)烯醇醚和硫代烯醚OO+ CH(OCH3)3HOH3COCH3IOOH3OOCOOMeCH(OEt)3/H2SO4/EtOHCO

13、OMeEtO90%LiAlH4HCl/MeOH/H2OOCH2OH65%2)烯胺OOHHOHNH/C6H6回流OHHOHNH3OOOHHOH100%7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羰基的保護 3硫縮醛（酮）類保護基團PhOCHO( )5PhO( )5SSHS(CH2)2SHNiCl2 6H2OCH2Cl2-MeOH, r. t./25min.82%7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羰基的保護 3硫縮醛（酮）類保護基團HOMeONH2NOCH(SEt)2HOMeONNOHFeCl3 6H2O.CH2Cl2, r. t./15min75%85%RHOSRSHCeCl3 7

14、H2O, NaI.MeCN/reflux 35h5 examples83%93%R= aryl, alkyl, alkenylArCHO +CNCNHArCNCN100%CH2N2, EtOH_N2H3CArCNCN濃NaOH/H2OOH3CAr99%50 oCH2O/EtOHHNCHOR+CNCNEt2NH/EtOHHNRNCCNCH2N2, EtOH_N270%100%HNRNCCNCH3濃NaOH/H2OHNROCH3R = COOEt, CH2CH2COOH, Et7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 氨基的保護 ;保護基試劑脫保護縮寫結(jié)構(gòu)式Tfac (F3CCO)2O, Py

15、Ba(OH)2, NaHCO3NH3/H2O, HCl/H2ONaBH4/MeOHBoc(t-Box) TFA/CHCl3, HF/H2OTceoc TceocClZn/AcOH陰極電解還原Cbz(“Z”)HBr/AcOHH2/PdPhthPhthNCOOEtHBr/AcOHN2H4/H2OOF3CNHROONHRH3CCH3H3COONHRCl3COC6H5CH2ONHRNROOOOONO2OC6H5CH2OCCl7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 氨基的保護 ;COOHNH2HCOOH回流混酸H2OCOOHNHCHOCOOHNHCHOO2NCOOHNH2O2NNNOOOOAcAc

16、OAcOAcO(Tfac)2O/PyHBr/AcOHNH3ClOAcOAcOAcOBrTfacNHMe3SiMe3SiNH3/MeOHNHNOOOHOHOHOH2N53%OONHRH3CCH3H3CTFA/CHCl3H+ CO2+ RNH3OPhCH2ONHRHBr/AcOHH2Pd-CC6H5CH2Br + CO2+ RNH2C6H5CH3+ CO2+ RNH27.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 氨基的保護 ON HBF4Me2N+t-BuOCO2NMe2N20oC , 1hNMe2NOOBu-tCBF4( I ) 95%H2NCH CONaO( I )/H2OHCl/H2OOt-

17、BuO C NHCHCOOHRR+ RNH2NCOOEtOONa2CO3/H2O1530minOONHRNHCOOEtH2NCOOEt_NROOH2NNH2RNH2 +OONHNHC6H5CH2OCOCl + R2NHC6H5CH2OCONR2CO2+ HNR2C6H5CH2OCONR2H2/PdC6H5CH3 +HOCNR2O+ClOR1HNR2NOR1R2MWI110min19example58%95%R1=H, Ph, Bu等; R2=4-ClC6H4, 4-O2NC6H4, Ph, PhCO, -CH=CH-N=CH-, Pyridin-2-yl, Pyridin-4-yl, Pyri

18、midin-2-yl, Purin-6-yl, Bu, 1,3-thiazol-2-yl, C7H15 7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 羧基的保護R COOHR COOBu-tR COOHt-BuOH, H+H+, H2OR COOHR COOCH2PhR COOHPhCH2OH, H+H2Pd-CR COOHR COOSiMe3R COOHNa2CO3H2OMe3SiCl羧基的保護和去保護所用的反應與羥基、氨基保護中使用的反應類似。羧基被保護后生成的最重要的衍生物是叔丁基、芐基、甲基和三甲硅基酯。它們可分別被三氟乙酸、氫解、強酸、強堿或三甲基碘硅烷作用脫去保護。7.1 基團的保

19、護和去保護基團的保護和去保護 羧基的保護ROHORClOOHOROOOOOORSOCl2BF3 Et2O.原酸酯氧雜環(huán)丁烷酯氧雜環(huán)丁烷醇ROOOHOHROMeOROHO溫和酸開環(huán)稀H2SO4, CH3OH溫和堿水解K2CO3, CH3OHMe3SiI7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 碳-氫鍵的保護 1乙炔衍生物活潑氫（CCH）的保護 C CMgBrBrMe3SiClC CSiMe3BrMgTHFC CSiMe3MgBrCO2H3OC CSiMe3COOHAgNO3/OHH3OC CHHOOCoCBr+LiSiMe3Et2O, 0AgNO3/H2O/EtOHAgKCN/H2OAgCN

20、_H 80%Me3SiClHHSiMe3SiMe3HHEtMgBr, THFCuCl, O2CH3COCH3, TMEDA90%HHEtMgBr, THF:1h; r.t.Me3SiCl: 0.5h, r.t.1 bar H2 Lindlar Cat; (喹啉/己烷);r.t.80%AgNO3/H2O/EtOH: 0.5h; r.t.KCN/H2O; r.t.90%80%HH60%7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 碳-氫鍵的保護 2芳烴中C-H鍵的保護 簡單芳香族化合物的合成通常用親電取代反應來完成，新引入基團將進入芳環(huán)上電子密度最高的位置。若想得到不同位置的取代物，就必須首先將最

21、活潑的位置保護起來，然后再進行所希望的取代反應，最后再脫去保護基。常用的保護基有間位定位基，如-COOH、-NO2、-SO3H，及鄰對位定位基，如-NH2、-X等 7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 碳-氫鍵的保護 2芳烴中C-H鍵的保護1)間位定位基OHOHCO2/NaHCO3Kolbe反應OHOHCOOHBr2/AcOH3035oCOHOHCOOHBrH2O100 ，回流oCOHOHBrCH3濃H2SO4100 CCH3SO3HCl2FeClH2O, H150 CooCH3SO3HClCH3OH磺化OHSO3H(NH4)2SO4NH2SO3HH2SO4SO3NH2SO3HSO3H

22、HO3SHNH2SO3HHO3SNaOHNH2OHHO3SC(CH3)3HNO3H2SO4C(CH3)3NO2Br2FeC(CH3)3NO2BrFe + HClC(CH3)3NH2BrNaNO2+H2SO4H3PO2/H2OC(CH3)3Br7.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 碳-氫鍵的保護 2芳烴中C-H鍵的保護2)鄰、對位定位基C(CH3)3OH, H2SO4OHCl2C(CH3)3OHClCl蒸汽通過275350的活性白土oCOHClCloCNHCH3OBnOOBnOCH3Br2/AcOH/H2O5NHCH3OBnOOBnOCH3Br20%醇, HCl(脫芐)28%HCHO/H

23、Cl,100oCNCH3OHOOHOCH3BrLiAlH4/THF脫溴NCH3OHOOHOCH37.1 基團的保護和去保護基團的保護和去保護 碳-氫鍵的保護 3脂肪族化合物C-H鍵的保護OHCOOEt/EtONaOHCHOC6H5NHCH3OHCH3C6H5NaNH2CH3IOCHNCH3C6H5H3CH2O, HOH3C(順式與反式的混合物)CH N7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 基團的反應性轉(zhuǎn)換在學習逆合成分析法時已經(jīng)提及，a合成子和d合成子可以相互轉(zhuǎn)換，意思是在反應過程中有機化合物中某個原子或原子團的反應特性（親電性或親核性）發(fā)生了暫時轉(zhuǎn)換。這一過程是大家早就知道的。然而形成反

24、應性轉(zhuǎn)換的一般概念，并為大家所重視卻是近年來的事情。這個概念具有極大的重要性，它使我們開闊思路，不僅要考慮一個基團固有的反應性的重要表現(xiàn)，還引導我們?nèi)パ芯克目赡苻D(zhuǎn)換。極性轉(zhuǎn)換過程使得合成路線與經(jīng)典方法相比，有了全新的途徑。極性轉(zhuǎn)換在大量的有機合成機理中都有涉及，極性轉(zhuǎn)換打破了傳統(tǒng)上對該分子的反應性理解，不僅有利于提高反應的原子經(jīng)濟性，而且可以進一步豐富有機反應，提高有機合成技巧。 7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.1 羰基的反應性轉(zhuǎn)換 1羰基（C1）的反應性轉(zhuǎn)換 羰基是極性的基團，其中碳呈正電性。在反應中表現(xiàn)為親電的特性，與各種親核試劑反應形成碳-碳鍵或碳與其它原子的鍵，是構(gòu)

25、筑有機分子較為重要的官能團。如果它的反應性能夠轉(zhuǎn)換，不僅能與親核試劑反應，還能與親電試劑反應，可以想象，羰基在有機合成中的作用將會進一步擴大。 7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.1 羰基的反應性轉(zhuǎn)換 1羰基（C1）的反應性轉(zhuǎn)換 1）金屬酰基化合物 ArLi + Ni(CO)4ArCNi(CO)3OLi(2)OArCNiCOCOLiCO?；嚮衔锏慕Y(jié)構(gòu)可表示為：7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.1 羰基的反應性轉(zhuǎn)換 1羰基（C1）的反應性轉(zhuǎn)換 2）烯醇衍生物 OCHCCCCCECCOCHCHHYYYEH2OEOCCLiSPhD2OCO2CH3IRCHORROCC

26、DSPhCHCDOCCCO2SPhCHCCO2OCCCH3SPhCHCCH3OCCCHOSPhCHCCHROHROCCCSPhCHCCRROROHR7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.1 羰基的反應性轉(zhuǎn)換 1羰基（C1）的反應性轉(zhuǎn)換 3）縮醛衍生物 ER C HYY金屬化R CYYR C EYYR CHOR COER COER COEH3O+RCHO +SHSHCRHSS(3)RCHO + CH2=CHOEtNaCNRCOCNHHOCH3Et(4)RCHCNOSi(CH3)3RCHO + (CH3)3SiCNZnI2(5)RCHCNOSi(CH3)3(i-PrO)2NLiTHF,

27、 -78 CRCLiCNOSi(CH3)3RXRCRCNOSi(CH3)3H2ORCRO例如:o7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.1 羰基的反應性轉(zhuǎn)換 1羰基（C1）的反應性轉(zhuǎn)換 3）縮醛衍生物 7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.1 羰基的反應性轉(zhuǎn)換 1羰基（C1）的反應性轉(zhuǎn)換 4）Stetter反應 R C HO+CCXR CCOCHX = COR, COOR, CNXOCCRArCOC CH2CArCOHCN+ArCOHCNCCOCC RORSNRHO(H2C)2H3C+ RCHOSNRHO(H2C)2H3CCHROSNRHO(H2C)2H3CCROHOC

28、C RCSNRHO(H2C)2H3CCROHCC CRORCOCCHOCRSNRHO(H2C)2H3CCROCCSNRHO(H2C)2H3C+COHR=7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.1 羰基的反應性轉(zhuǎn)換 2. C2的極性轉(zhuǎn)換RCH3ORCH2ClORCH2NuOX2Nua2d2BrOOCNCNO7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.1 羰基的反應性轉(zhuǎn)換 3不飽和醛的極性轉(zhuǎn)換R1HOR2HOOOR2R1+CatalystNNCl-Catalyst:R2HOR2NNOHSMeMeSR2NNSMeMeSOHR2NNSMeMeSOHOR1R2NNSMeMeSOOR1OO

29、R2R1NNMeSMeSR1HOABCMeS: 2,4,6-三甲苯基7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.2 氨基化合物的極性轉(zhuǎn)換 (CH3)2NH + H2COH2COHN(CH3)2, H2O_CH2(CH3)2NH+H2O, HH2COCH3C6H5C CH2OCH2CH2C6H5CN(CH3)2HN(CH3)2C6H5COH_HOCH2CH2C6H5CN(CH3)2(Mannich堿)CNHHR仲胺金屬化作用親電試劑脫亞硝基CNNOHRCNNORCNNOERCNHER亞硝化作用7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.2 氨基化合物的極性轉(zhuǎn)換 NHNNORLiTHF

30、, -80LDAoCNNOLiC3H7XNNOSnCl2HClNH毒芹堿C2H5CHONNOOHSnCl2, HClNHOH羥毒芹堿7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 7.2.2 氨基化合物的極性轉(zhuǎn)換 RNHCH亞硝化，金屬化EENCRONENCRN NOC6H5CH2C6H5CH21,3-二溴丙烷1,4-二溴丁烷C6H5CH2NC6H5C6H5CH2NC6H57.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 烴類化合物的極性轉(zhuǎn)換1芳香族化合物的極性轉(zhuǎn)換 通過使芳香族化合物與金屬配合的辦法，可以實現(xiàn)芳香族化合物的可逆極性轉(zhuǎn)換，即使芳香環(huán)由親核性變?yōu)橛H電性。這是因為芳香烴與金屬配合以后，由于電子效應和立體效應的影響，使芳香配體部分發(fā)生很大的變化，因而能發(fā)生原來不能發(fā)生的親核反應，反應后，可以很方便地將配合的金屬除去，而得到不帶金屬的芳香族化合物；芳香族化合物配合的金屬恰似起到了一個既易于引入又容易除去的活化原子團的作用；進行反應的條件溫和，為有機合成提供了方便。7.2 基團的反應性轉(zhuǎn)換基團的反應性轉(zhuǎn)換 烴類化合物的極性轉(zhuǎn)換1芳香族化合物的極性轉(zhuǎn)換 CrOCCOCO 用相應的芳香族化合物與六羰基鉻Cr(CO)6在惰性溶劑(通常用CH3OCH2CH2-O-CH2CH2OCH3)中回流數(shù)小時，六羰基鉻中的三個羰基被芳香烴置換而得到一芳香烴三羰基