有機(jī)合成中的保護(hù)基團(tuán)ppt課件

1、第七章第七章 維護(hù)基團(tuán)維護(hù)基團(tuán)復(fù)雜的有機(jī)化合物能夠含有多種官能團(tuán)，在合成的復(fù)雜的有機(jī)化合物能夠含有多種官能團(tuán)，在合成的過(guò)程中，假設(shè)可以利用高選擇性的試劑，只對(duì)某個(gè)特定過(guò)程中，假設(shè)可以利用高選擇性的試劑，只對(duì)某個(gè)特定的部位或官能團(tuán)進(jìn)展反響，當(dāng)然是最正確的戰(zhàn)略。的部位或官能團(tuán)進(jìn)展反響，當(dāng)然是最正確的戰(zhàn)略。但是在實(shí)踐的過(guò)程中往往是無(wú)法找到適當(dāng)?shù)脑噭?，但是在?shí)踐的過(guò)程中往往是無(wú)法找到適當(dāng)?shù)脑噭?，可以滿足選擇性的要求。這個(gè)時(shí)候，可先將某些基團(tuán)維可以滿足選擇性的要求。這個(gè)時(shí)候，可先將某些基團(tuán)維護(hù)起來(lái)，不使其作用，而只留特定要作用的官能團(tuán)進(jìn)展護(hù)起來(lái)，不使其作用，而只留特定要作用的官能團(tuán)進(jìn)展反響；然后再將維護(hù)

2、基團(tuán)除去，以便進(jìn)展下一個(gè)步驟，反響；然后再將維護(hù)基團(tuán)除去，以便進(jìn)展下一個(gè)步驟，這種維護(hù)除維護(hù)這種維護(hù)除維護(hù) (protection-deprotection的方法在的方法在有機(jī)合成上運(yùn)用極廣，其缺陷是添加額外的步驟，會(huì)使有機(jī)合成上運(yùn)用極廣，其缺陷是添加額外的步驟，會(huì)使產(chǎn)率降低。為了彌補(bǔ)這種缺陷，在引入或除去維護(hù)基團(tuán)產(chǎn)率降低。為了彌補(bǔ)這種缺陷，在引入或除去維護(hù)基團(tuán)時(shí)，應(yīng)以高選擇性及高產(chǎn)率的方法優(yōu)先。時(shí)，應(yīng)以高選擇性及高產(chǎn)率的方法優(yōu)先。第七章第七章 維護(hù)基團(tuán)維護(hù)基團(tuán)總的說(shuō)來(lái)，維護(hù)基應(yīng)滿足以下三點(diǎn)要求：總的說(shuō)來(lái)，維護(hù)基應(yīng)滿足以下三點(diǎn)要求：1. 它容易引入所要維護(hù)的分子溫暖條件它容易引入所要維護(hù)的分子

3、溫暖條件;2. 它與被維護(hù)基構(gòu)成的構(gòu)造可以經(jīng)受住所要發(fā)生的反響它與被維護(hù)基構(gòu)成的構(gòu)造可以經(jīng)受住所要發(fā)生的反響的條件的條件;3. 它可以在不損及分子其他部分的條件下除去溫暖條它可以在不損及分子其他部分的條件下除去溫暖條件件;在一些例子中，最后一條可以放寬，允許維護(hù)基被直接在一些例子中，最后一條可以放寬，允許維護(hù)基被直接轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N官能團(tuán)。轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N官能團(tuán)。7.1 7.1 羥基的維護(hù)基團(tuán)羥基的維護(hù)基團(tuán)維護(hù)醇類維護(hù)醇類 ROH 的方法普通是制成醚類的方法普通是制成醚類 (ROR) 或酯類或酯類(ROCOR)，前者對(duì)氧化劑或復(fù)原劑都有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。，前者對(duì)氧化劑或復(fù)原劑都有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。1. 構(gòu)成甲

4、醚類構(gòu)成甲醚類 ROCH3可以用堿脫去醇可以用堿脫去醇ROH質(zhì)子，再與合成子質(zhì)子，再與合成子 CH3作用，作用，如運(yùn)用試劑如運(yùn)用試劑NaH / Me2SO4。也可先作成銀鹽。也可先作成銀鹽 RO-Ag+ 并并與碘甲烷反響，如運(yùn)用與碘甲烷反響，如運(yùn)用 Ag2O / MeI；但對(duì)三級(jí)醇不宜運(yùn)用；但對(duì)三級(jí)醇不宜運(yùn)用這一方法。醇類也可與重氮甲烷這一方法。醇類也可與重氮甲烷CH2N2，在，在Lewis酸如酸如BF3Et2O催化下構(gòu)成甲醚催化下構(gòu)成甲醚.ROHROCH3NaOH,Me2SO4Me3Si ,CHCl3I7.1 7.1 羥基的維護(hù)基團(tuán)羥基的維護(hù)基團(tuán)脫去甲基維護(hù)基，回復(fù)到醇類，通常運(yùn)用Lewis

5、酸，如BBr3及Me3SiI，也就是援用硬軟酸堿原理hard-soft acids and bases principle，使氧原子與硼或硅原子結(jié)合較硬的共軛酸，而以溴離子或碘離子較軟的共軛堿將甲基較軟的共軛酸除去。OCH3RMe3SiICH3IROSiMe3ROHMe3SiOH+H2O7.1 7.1 羥基的維護(hù)基團(tuán)羥基的維護(hù)基團(tuán)2. 構(gòu)成叔丁基醚類構(gòu)成叔丁基醚類 ROCCH33醇與異丁烯在醇與異丁烯在Lewis 酸催化下制備。叔丁基為一宏大酸催化下制備。叔丁基為一宏大的取代基的取代基bulky group，脫去時(shí)需用酸處置：，脫去時(shí)需用酸處置：ROH+ROBF3 Et2O CatN HCl,

6、MeOH,23. 構(gòu)成芐醚構(gòu)成芐醚 ROCH2Ph：制備時(shí)，使醇在強(qiáng)堿下與芐溴制備時(shí)，使醇在強(qiáng)堿下與芐溴 (benzyl bromide)反響反響，通常以加氫反響或鋰金屬?gòu)?fù)原，使芐基脫除，并回復(fù)到，通常以加氫反響或鋰金屬?gòu)?fù)原，使芐基脫除，并回復(fù)到醇類。醇類。ROHROCH2PhNaH,PhCH2BrLi,NH37.1 7.1 羥基的維護(hù)基團(tuán)羥基的維護(hù)基團(tuán)4. 構(gòu)成三苯基甲醚構(gòu)成三苯基甲醚 (ROCPh3)制備時(shí)，以三苯基氯甲烷在吡啶中與醇類作用，而以制備時(shí)，以三苯基氯甲烷在吡啶中與醇類作用，而以 4-二甲胺基吡啶二甲胺基吡啶4-dimethyl aminopyridine, DMAP為為催化劑

7、。催化劑。三苯甲基trityl group是一宏大基團(tuán)，脫去時(shí)用加氫反響，或鋰金屬處置。由于有位阻的醇進(jìn)展三苯甲基化被一級(jí)醇慢得多，所以可以選擇性的維護(hù)。7.1 7.1 羥基的維護(hù)基團(tuán)羥基的維護(hù)基團(tuán)7.1 7.1 羥基的維護(hù)基團(tuán)羥基的維護(hù)基團(tuán)5. 構(gòu)成甲氧基甲醚構(gòu)成甲氧基甲醚 ROCH2OCH3制備時(shí)，運(yùn)用甲氧基氯甲烷與醇類作用，并以三級(jí)制備時(shí)，運(yùn)用甲氧基氯甲烷與醇類作用，并以三級(jí)胺吸收生成的胺吸收生成的HCl。甲氧基甲醚在堿性條件下和普通質(zhì)子。甲氧基甲醚在堿性條件下和普通質(zhì)子酸中有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，但此維護(hù)基團(tuán)可用強(qiáng)酸或酸中有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，但此維護(hù)基團(tuán)可用強(qiáng)酸或Lewis酸酸在猛烈條件下脫去。在

8、猛烈條件下脫去。ROHROCH2OCH3ClCH2OCH3,iPr2NEtTiCL4 or CF3CO2H6. 構(gòu)成二甲硅醚構(gòu)成二甲硅醚 ROSiCH33制備時(shí)，用三甲基氯硅烷與醇類在三級(jí)胺中作用。此制備時(shí)，用三甲基氯硅烷與醇類在三級(jí)胺中作用。此維護(hù)基在酸中不太穩(wěn)定，也可以用氟離子維護(hù)基在酸中不太穩(wěn)定，也可以用氟離子F-脫去脫去Si-F的的鍵結(jié)力甚強(qiáng)，大于鍵結(jié)力甚強(qiáng)，大于Si-O的鍵能。的鍵能。ROHMe3SiCl,Et3NHF,or n Bu4N+F-ROSiMe37.1 7.1 羥基的維護(hù)基團(tuán)羥基的維護(hù)基團(tuán)7. 構(gòu)成四氫吡喃構(gòu)成四氫吡喃 ROTHP 制備時(shí)，運(yùn)用二氫吡喃與醇類在酸催化下進(jìn)展

9、加成制備時(shí)，運(yùn)用二氫吡喃與醇類在酸催化下進(jìn)展加成作用。欲回收恢復(fù)到醇類時(shí)，那么在酸性水溶液中進(jìn)展水作用。欲回收恢復(fù)到醇類時(shí)，那么在酸性水溶液中進(jìn)展水解，即可脫去維護(hù)基團(tuán)。有機(jī)合成中常援用這種維護(hù)基團(tuán)解，即可脫去維護(hù)基團(tuán)。有機(jī)合成中常援用這種維護(hù)基團(tuán)，其缺陷是添加一個(gè)不對(duì)稱碳縮酮上的碳原子，使得，其缺陷是添加一個(gè)不對(duì)稱碳縮酮上的碳原子，使得NMR譜的解析較復(fù)雜。譜的解析較復(fù)雜。CH CCH2OHHOCH2CCCO2HOOCH2C CHOOCH2C CMgBr(64%)OH+(90%)C2H5MgBrTHF(i) CO2(ii) H+,H2OROHOROHOAc,H2O,TsOH,PyrO7.1

10、7.1 羥基的維護(hù)基團(tuán)羥基的維護(hù)基團(tuán)8. 構(gòu)成叔丁基二甲硅醚構(gòu)成叔丁基二甲硅醚 ROSiMe2t-Bu制備時(shí)，用叔丁基二甲基氯硅烷與醇類在三級(jí)胺中制備時(shí)，用叔丁基二甲基氯硅烷與醇類在三級(jí)胺中作用，此維護(hù)基比三甲基硅基穩(wěn)定，常運(yùn)用在有機(jī)合成作用，此維護(hù)基比三甲基硅基穩(wěn)定，常運(yùn)用在有機(jī)合成反響中，普通是反響中，普通是F-離子脫去。離子脫去。ROHROSi(tBu)Me2SiCl,imidazolenBu4N+F-9. 9. 構(gòu)成乙酸酯類構(gòu)成乙酸酯類 ROCOCH3 ROCOCH3ROHROCCH3O(CH3CO)2O,PyrK2CO3,aq MeOH7.1 7.1 羥基的維護(hù)基團(tuán)羥基的維護(hù)基團(tuán)10

11、 構(gòu)成苯甲酸酯類構(gòu)成苯甲酸酯類 ROCOPh 制備時(shí)，用苯甲酰氯與醇類的吡啶中作用。苯甲酸制備時(shí)，用苯甲酰氯與醇類的吡啶中作用。苯甲酸酯較乙酯穩(wěn)定，脫去苯甲酸酯需求較猛烈的皂代條件酯較乙酯穩(wěn)定，脫去苯甲酸酯需求較猛烈的皂代條件。ROHROCOPhPhCOCl,PyrKOH,aq MeOH脫去乙酸酯維護(hù)基可運(yùn)用皂化反響水解。乙酯可與大多數(shù)的復(fù)原劑作用，在強(qiáng)堿中也不穩(wěn)定，因此很少用作有效的維護(hù)基團(tuán)。但此反響的產(chǎn)率極高，操作也很簡(jiǎn)單，常用來(lái)協(xié)助決議醇類的構(gòu)造。7.2 7.2 二羥基的維護(hù)基團(tuán)二羥基的維護(hù)基團(tuán)在多羥基化合物中，同時(shí)維護(hù)兩個(gè)羥基往往很方便在多羥基化合物中，同時(shí)維護(hù)兩個(gè)羥基往往很方便。維護(hù)

12、基即可以是縮醛，縮酮，也可以是碳酸酯。維護(hù)基即可以是縮醛，縮酮，也可以是碳酸酯。1. 縮醛或縮酮縮醛或縮酮在這種反響中，普通運(yùn)用的羰基化合物是丙酮或苯甲在這種反響中，普通運(yùn)用的羰基化合物是丙酮或苯甲醛，丙酮在酸催化下與順式醛，丙酮在酸催化下與順式1,2二醇反響，二醇反響，苯甲醛往往在氯化鋅存在下與苯甲醛往往在氯化鋅存在下與1,3二醇反響。二醇反響。 縮醛和縮酮在中性和堿性條件下穩(wěn)定，因此，假設(shè)縮醛和縮酮在中性和堿性條件下穩(wěn)定，因此，假設(shè)反響可以堿性條件下進(jìn)展，那么它們?cè)谕榛?，?；错懣梢詨A性條件下進(jìn)展，那么它們?cè)谕榛；?，氧化和?fù)原時(shí)用于維護(hù)二醇?；?，氧化和復(fù)原時(shí)用于維護(hù)二醇。 二醇可

13、用稀酸處置再生。芐叉基可用氫解方法除去二醇可用稀酸處置再生。芐叉基可用氫解方法除去。7.2 7.2 二羥基的維護(hù)基團(tuán)二羥基的維護(hù)基團(tuán)OHOHOHOOHOOTHPabcOHOTHPC6H13nOHOHC6H13nd(a)H+, (b) PCC,NaOAc (c)i.n C6H13MgBr ii.H3+O (d)MeOH,H+OHOHOOOMeMeOOMeMeOHMeOOMeMeHOMeCMeOMeMeOMeTsOH, 89%(i)mCPBA(ii)Me2CuLiether99%94%trace HCldistil7.2 7.2 二羥基的維護(hù)基團(tuán)二羥基的維護(hù)基團(tuán)CH2OHCHOHCH2OHCH2O

14、HCHOCO(CH2)14CH3CH2OHCH2OHCHOHCH2OC(CH2)14CH3OOOHOHPhHOOCH2OHCH3CH3PhCHOHCl(20%)CH3COCH3HCl(80%)CH3(CH2)14COClH2/Pd(40%)(1)(2)CH3(CH2)14CO2Hdry HClH2O(43%)(1)(2)7.2 7.2 二羥基的維護(hù)基團(tuán)二羥基的維護(hù)基團(tuán)OOHNHCOCH3HOH,OHCH2OHOOHNHCOCH3HOH,OCH3CH2OHCH3OHH+(72%)PhCHO(83%)H,OCH3CH2OPhCHNHCOCH3OHOOH,OCH3CH2OPhCHNHCOCH3OCH

15、3OOCH3IAg2O(100%)diluent acidH,OHCH2OHNH2OCH3OHO(CH3CO)2O(20%)H,OHCH2OHNHCOCH3OCH3OHONaBH4(100%)CH2OHNHCOCH3CH3OOHOHCH2OHCH2OHNHCOCH3CH3OCHOCH2OHNHCOCH3CH3OCH2OHCH2OHNH2CH3OCH2OHCH2OHNH2HOCH2OHH5IO6NaBH4(75%)H+,H2O(100%)BCl3(100%)7.2 7.2 二羥基的維護(hù)基團(tuán)二羥基的維護(hù)基團(tuán)2. 碳酸酯碳酸酯 在吡啶存在下，光氣與順式在吡啶存在下，光氣與順式 1,2二醇反響，給出二

16、醇反響，給出在中性和溫暖酸性條件下穩(wěn)定的碳酸酯，當(dāng)在這種條在中性和溫暖酸性條件下穩(wěn)定的碳酸酯，當(dāng)在這種條件下進(jìn)展氧化，復(fù)原時(shí)，能維護(hù)件下進(jìn)展氧化，復(fù)原時(shí)，能維護(hù)1,2二醇。二醇。 用堿性試劑處置，那么二醇從碳酸酯再生。用堿性試劑處置，那么二醇從碳酸酯再生。OOHOHPhCH2OCH2OCH3OPhCH2OCH2OCH3COCl2Pyridine(1) HBr(2) (PhCH2O)2PO2N(C2H5)4OOO7.2 7.2 二羥基的維護(hù)基團(tuán)二羥基的維護(hù)基團(tuán)OPhCH2OCH2OOOOP(O(O)CH2Ph)2OHOCH2OOOOP(O(O)CH2Ph)2H2, PdOHOCH2HOOHOP(

17、O(O)CH2Ph)2LiOHH2OOHOOHOHNOMeOOHONOMeOOOO,DMFHC(OEt)3H2SO4ONOMeOBnOOOONOMeOBnOHOOHTFA H2O7.3 7.3 羰基的維護(hù)羰基的維護(hù)維護(hù)羰基的方法可分為二種：維護(hù)羰基的方法可分為二種：一是構(gòu)成縮酮或其對(duì)等物一是構(gòu)成縮酮或其對(duì)等物RC ORRCYXR 醛基是最容易構(gòu)成縮醛或?qū)Φ任锏聂驶?，而苯環(huán)上的酮基那么是反響性最低的羰基。普通說(shuō)來(lái)，反響性是： 醛基 鏈狀羰基環(huán)已酮 環(huán)戊酮 ，-不飽和酮 苯基酮。 縮酮的維護(hù)基不與堿，氧化劑或親核劑如H-，RMgBr作用，而通常以酸水解回復(fù)到羰基。7.3 7.3 羰基的維護(hù)羰基的維

18、護(hù)X=OH， Y=OHKetal (acetal)X=SH， Y=SHDithioketalX=OH， Y=SHOxothioketalX=OH， Y=CNCyanohydrin 羥腈X=NH2， Y=CNAminonitrileX，Y=O-(CH2)2-ODioxolane 二氧戊環(huán)X，Y=O-(CH2)2-NOxazolidine 咪唑烷X，Y=N-(CH2)2-NImidazolidineX，Y=S-(CH2)2-NThiazolidine 噻唑烷X，Y=S-(CH2)2-SDithiolane 二硫戊烷X，Y=S-(CH2)3-SDithiane 二噻烷7.3 7.3 羰基的維護(hù)羰基的

19、維護(hù)二是運(yùn)用隱藏性羰基C CC OO3CHOHC OPCCC CCOCH2Hg ,H2O2+C NCHOiBu2AlH7.3 7.3 羰基的維護(hù)羰基的維護(hù)1. 構(gòu)成二甲醇縮酮構(gòu)成二甲醇縮酮 R2C(OCH3)2制備：以甲醇在酸催化下與醛，酮類進(jìn)展脫水作用。制備：以甲醇在酸催化下與醛，酮類進(jìn)展脫水作用。 普通的酸催化可用鹽酸氣普通的酸催化可用鹽酸氣HCl(g)，甲苯磺酸或酸性，甲苯磺酸或酸性離子交換等。常用的脫水方法有加苯共沸，利用分離子交換等。常用的脫水方法有加苯共沸，利用分子篩吸水，或加過(guò)量的甲醇。子篩吸水，或加過(guò)量的甲醇。R2C=OR2COCH3OCH3CH3OH,H+N H2SO427.

20、3 7.3 羰基的維護(hù)羰基的維護(hù)將縮酮回復(fù)到酮類即除去維護(hù)基團(tuán)，可以在酸性溶液中水解，或以丙酮進(jìn)展置換，或以三甲碘硅烷作用軟硬酸堿原理。CHOMeClMeOMeOMeCHOMe(i)MeOH,H+(ii) tBuOK,DMSOpTsOH,H2O7.3 7.3 羰基的維護(hù)羰基的維護(hù)2. 構(gòu)成乙二醇縮酮構(gòu)成乙二醇縮酮R2C(OCH2)2 制備時(shí)，在乙二醇酸催化下與酮類進(jìn)展作用。制備時(shí)，在乙二醇酸催化下與酮類進(jìn)展作用。 此縮酮比二甲縮酮穩(wěn)定，但也可在酸性溶液中水解。此縮酮比二甲縮酮穩(wěn)定，但也可在酸性溶液中水解。 HNEtHOOHNEtHOOOHNEtHOpTsOH,PhHHOCH2CH2OH85%(

21、i)LiAlH4,THF(ii)aq.NaOH(iii) N HCl1R2C=OR2COOCH2CH2HOCH2CH2OH,H+H3O+7.3 7.3 羰基的維護(hù)羰基的維護(hù)CO2CH3OCO2CH3OOCH3COClCH2OHOOCH2OCOCH3OOOCH2OHOCH2OCOCH3benzeneHOCH2CH2OHTsOH(86%)LiAlH4(67%)7.3 7.3 羰基的維護(hù)羰基的維護(hù)3. 構(gòu)成丙二硫醇縮酮構(gòu)成丙二硫醇縮酮 維護(hù)基團(tuán)在中性或堿性條件下是比較穩(wěn)定的。維護(hù)基團(tuán)在中性或堿性條件下是比較穩(wěn)定的。 R2C=OR2CSSMeI,H2O,MeOHHS(CH2)3SH,BF3 Et2O(

22、CH3)2CClCHO(CH3)2CClCHOOCH2CCH3CHOOCH2=C CHOCH3HOCH2CH2OH(TsOH)benzene(86%)HOCH2CH2OH(71%)KF(66%)oxalic acidacetone solution7.3 7.3 羰基的維護(hù)羰基的維護(hù)OCOCH3CH3CO2HOCH3CO2HSOOHHOSOCOCH3HOHHO(69%)HSCH2CH2OHZnCl2LiAlH4(96%)Raney Niacetone(65%)7.4 羧酸的維護(hù)羧酸的維護(hù)羧酸以酯的方式被維護(hù)，經(jīng)常用甲酯或乙酯，然而為了除去它們需求強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性條件能夠是不利方面。在這種條件下，叔丁酯可用溫暖的酸處置除去，芐酯能經(jīng)氫解而脫芐基或, ,3-三氯乙酯去維護(hù)作用可用包括鋅引起的消除反響能夠更有用。CH2=CCl2+RCO2 ZnCl+_R COOCH2CClClClZn7.4 羧酸的維護(hù)羧酸的維護(hù)三氯乙酯曾被Woodward用于在頭孢菌素C的合成。其中的-內(nèi)酰胺環(huán)在除去維護(hù)基時(shí)優(yōu)質(zhì)不受影響。Cl3CCH2O2CCH(CH2)3CONHNHCO2CH2CCl3NOSCO2CH2CCl3CH2OCOCH37.4 羧酸的維護(hù)羧酸的維護(hù)芐 酯 和 叔 丁 酯 保 護(hù) 廣 泛 用 于 多 肽 合 成 中 :H2N C H2C O2