第7章基团的保护与反应性转换课件

第7章 基团的保护与反应性转换 基团的保护与基团的反应性转换是指 在一化合物分子中为使其特定基团或位置 发生预期反应，其它基团或位置进行暂时 性保护或暂时性极性改变的过程，待反应 完成生成新化合物所采取的一种策略。 7.1 基团的保护和去保护 7.1 基团的保护和去保护 1. 该基团应该是在温和条件下引入； 2. 在化合物中其它基团发生转化所需要的条件下是稳定的； 3. 在温和条件下易于除去。 7.1 基团的保护和去保护 7.1.1 羟基的保护 1醇羟基的保护 注：Tceoc为三氯乙氧羰基，Tbeoc 为三溴乙氧羰基，Bn为苄基，ThP为四氢吡喃基，Py为吡啶 7.1 基团的保护和去保护 7.1.1 羟基的保护 1醇羟基的保护1)醚类衍生物 （1）甲醚 该方法的优点是：条件温和，保护基容易引入，且对酸、碱、氧化剂或还 原剂都很稳定。这种方法一般多用于单糖环状结构的经典测定。 7.1 基团的保护和去保护 7.1.1 羟基的保护 1醇羟基的保护1)醚类衍生物 （2）三甲基硅醚 醇的三甲基硅醚对催化氢化、氧化、还原反应稳定，广泛用于保护糖、 甾族类及其它醇的羟基。它的一个重要特色是可以在非常温和的条件下 引入和脱去保护基，但因其对酸、碱都很敏感，只能在中性条件下使用 。 7.1 基团的保护和去保护 7.1.1 羟基的保护 1醇羟基的保护1)醚类衍生物 （3）苄醚 苄基醚在碱性条件下通常是稳定的，就是对氧化剂(如过碘酸、四乙酸铅)、LiAlH4与 弱酸也是稳定的。在中性溶液中室温下它们能很快被催化氢解，常用钯催化氢解或 者与金属钠在液氨(或醇)中脱保护。该方法广泛用于糖及核苷酸中醇羟基的保护。 7.1 基团的保护和去保护 7.1.1 羟基的保护 1醇羟基的保护1)醚类衍生物 （4）三苯甲基醚 多羟基化合物中选择性地保护伯醇羟基 易结晶，疏水，溶于许多非羟基的有机溶剂中。它对碱和其它亲核试剂稳定，但在酸 性介质中不稳定。下列试剂经常用来除去三苯甲基保护基：80的乙酸(在回流温度) ，HCl/CHCl3和HBr(计算量)/AcOH在0oC，将三苯甲醇吸收在硅胶柱子上，几小时即可 脱醚。 7.1 基团的保护和去保护 7.1.1 羟基的保护 1醇羟基的保护2)缩醛和缩酮衍生物 （1）四氢吡喃醚 对碱、格氏试剂、烷基锂、氢化铝锂、烃化剂和酰化剂均稳定。缺点是：不能用于在酸性介质中进行反 应。此外，若用于旋光性醇，由于引入了一个新的手性中心，将导致生成非对映异构体的混合物，分离 困难，造成产率降低。然而它在室温条件下，即能进行催化水解。 7.1 基团的保护和去保护 7.1.1 羟基的保护 1醇羟基的保护2)缩醛和缩酮衍生物 （2）缩醛和缩酮 7.1 基团的保护和去保护 7.1.1 羟基的保护 1醇羟基的保护3)羧酸酯类衍生物 （1）乙酸酯 7.1 基团的保护和去保护 7.1.1 羟基的保护 2酚羟基的保护 表7-2 酚羟基的保护与脱保护 酚羟基保护基脱保护基的条件 -OCH3 浓H2SO4，室温；浓HCl，封管加热；HCl(HBr)乙酸水溶液，回流；HI回流；浓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室温 -OCH2PhH2, Pd-C, HCl/AcOH, Na-C4H9OH -OCH2OCH3H2SO4/AcOH 与酸水溶液回流 -OCH2COPhZn-AcOH, 室温 -OSi (CH3)3H2O；含水甲醇，回流 -OCOCH3碱的水溶液或碱的含水醇溶液,HCl,氨水或氨水的醇溶液 -OCOPh碱的水溶液或碱的含水醇溶液,HCl -OCO2CH3碱的水溶液或碱的含水醇溶液 -OCO2CH2CH3碱的水溶液或碱的含水醇溶液 -OCO2CH2CCl3Zn-MeOH回流，Zn-AcOH搅拌13小时 -SO2Ar碱的的水溶液或碱的醇溶液 7.1 基团的保护和去保护 7.1.1 羟基的保护 2酚羟基的保护 例如： 7.1 基团的保护和去保护 7.1.2 羰基的保护 1缩醛（酮）类保护基团 7.1 基团的保护和去保护 7.1.2 羰基的保护 1缩醛（酮）类保护基团 7.1 基团的保护和去保护 7.1.2 羰基的保护 2烯醇醚和烯胺衍生物 1)烯醇醚和硫代烯醚 2)烯胺 7.1 基团的保护和去保护 7.1.2 羰基的保护 3硫缩醛（酮）类保护基团 7.1 基团的保护和去保护 7.1.2 羰基的保护 3硫缩醛（酮）类保护基团 7.1 基团的保护和去保护 7.1.3 氨基的保护 ; 保护基 试剂脱保护 缩写结构式 Tfac (F3CCO)2O, Py Ba(OH)2, NaHCO3 NH3/H2O, HCl/H2O NaBH4/MeOH Boc(t-Box) TFA/CHCl3, HF/H2O Tceoc TceocCl Zn/AcOH 阴极电解还原 Cbz(“Z”) HBr/AcOH H2/Pd PhthPhthNCOOEt HBr/AcOH N2H4/H2O 7.1 基团的保护和去保护 7.1.3 氨基的保护 ; 7.1 基团的保护和去保护 7.1.3 氨基的保护 R1=H, Ph, Bu等; R2=4-ClC6H4, 4-O2NC6H4, Ph, PhCO, -CH=CH-N=CH-, Pyridin-2-yl, Pyridin-4-yl, Pyrimidin-2-yl, Purin-6-yl, Bu, 1,3-thiazol-2-yl, C7H15 7.1 基团的保护和去保护 7.1.4 羧基的保护 羧基的保护和去保护所用的反应与羟基、氨基保护中使用的反应类似。羧 基被保护后生成的最重要的衍生物是叔丁基、苄基、甲基和三甲硅基酯。 它们可分别被三氟乙酸、氢解、强酸、强碱或三甲基碘硅烷作用脱去保护 。 7.1 基团的保护和去保护 7.1.4 羧基的保护 7.1 基团的保护和去保护 7.1.5 碳-氢键的保护 1乙炔衍生物活泼氢（CCH）的保护 7.1 基团的保护和去保护 7.1.5 碳-氢键的保护 2芳烃中C-H键的保护 简单芳香族化合物的合成通常用亲电取代反应来完成，新 引入基团将进入芳环上电子密度最高的位置。若想得到不同 位置的取代物，就必须首先将最活泼的位置保护起来，然后 再进行所希望的取代反应，最后再脱去保护基。常用的保护 基有间位定位基，如-COOH、-NO2、-SO3H，及邻对位定位 基，如-NH2、-X等 7.1 基团的保护和去保护 7.1.5 碳-氢键的保护 2芳烃中C-H键的保护1)间位定位基 7.1 基团的保护和去保护 7.1.5 碳-氢键的保护 2芳烃中C-H键的保护2)邻、对位定位基 7.1 基团的保护和去保护 7.1.5 碳-氢键的保护 3脂肪族化合物C-H键的保护 7.2 基团的反应性转换 基团的反应性转换在学习逆合成分析法时已经提及，a合成子和d合成 子可以相互转换，意思是在反应过程中有机化合物中某个原子或原子团 的反应特性（亲电性或亲核性）发生了暂时转换。这一过程是大家早就 知道的。然而形成反应性转换的一般概念，并为大家所重视却是近年来 的事情。这个概念具有极大的重要性，它使我们开阔思路，不仅要考虑 一个基团固有的反应性的重要表现，还引导我们去研究它的可能转换。 极性转换过程使得合成路线与经典方法相比，有了全新的途径。极性转 换在大量的有机合成机理中都有涉及，极性转换打破了传统上对该分子 的反应性理解，不仅有利于提高反应的原子经济性，而且可以进一步丰 富有机反应，提高有机合成技巧。 7.2 基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 羰基是极性的基团，其中碳呈正电性。在反应中 表现为亲电的特性，与各种亲核试剂反应形成碳-碳键 或碳与其它原子的键，是构筑有机分子较为重要的官 能团。如果它的反应性能够转换，不仅能与亲核试剂 反应，还能与亲电试剂反应，可以想象，羰基在有机 合成中的作用将会进一步扩大。 7.2 基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 1）金属酰基化合物 7.2 基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 2）烯醇衍生物 7.2 基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 3）缩醛衍生物 7.2 基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 3）缩醛衍生物 7.2 基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 4）Stetter反应 7.2 基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 2. C2的极性转换 7.2 基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 3不饱和醛的极性转换 MeS: 2,4,6-三甲苯基 7.2 基团的反应性转换 7.2.2 氨基化合物的极性转换 7.2 基团的反应性转换 7.2.2 氨基化合物的极性转换 7.2 基团的反应性转换 7.2.2 氨基化合物的极性转换 7.2 基团的反应性转换 7.2.3 烃类化合物的极性转换 1芳香族化合物的极性转换 通过使芳香族化合物与金属配合的办法，可以实现芳香族化合物的可逆极性 转换，即使芳香环由亲核性变为亲电性。这是因为芳香烃与金属配合以后，由 于电子效应和立体效应的影响，使芳香配体部分发生很大的变化，因而能发生 原来不能发生的亲核反应，反应后，可以很方便地将配合的金属除去，而得到 不带金属的芳香族化合物；芳香族化合物配合的金属恰似起到了一个既易于引 入又容易除去的活化原子团的作用；进行反应的条件温和，为有机合成提供了 方便。 7.2 基团的反应性转换 7.2.3 烃类化合物的极性转换 1芳香族化合物的极性转换 用相应的芳香族化合物与六羰基铬Cr(CO)6在惰性溶剂(通常用 CH3OCH2CH2-O-CH2CH2OCH3)中回流数小时，六羰基铬中的三个羰 基被芳香烃置换而得到一芳香烃三羰基铬，产物用有机溶剂重结晶后 通常为黄色或橙黄色晶体。当芳环上带有各种不同取代基时，亦能用 这种方法制备相应的三羰基铬配合物。当取代基为排斥电子的基团时 ，如-OCH3、-NH2、-N(CH3)2时，产率均在80以上。反应完成后除 去配合的金属不影响芳环上所带的各种官能团，要除去配合的金属常 用碘或四价铈盐等氧化剂 7.2 基团的反应性转换 7.2.3 烃类化合物的极性转换 1芳香族化合物的极性转换 一芳香烃三羰基铬的主要特征是：首先，由于芳香烃和三羰基铬的配位使芳核上 电子云密度降低，有利于发生亲核取代反应；其次，使芳核上其它原子、基团、 侧键的性质都发生变化。 R= CN、COOR等基团 7.2 基团的反应性转换 7.2.3 烃类化合物的极性转换 1芳香族化合物的极性转换 一芳香烃三羰基铬的主要特征是：首先，由于芳香烃和三羰基铬的配位使芳核上 电子云密度降低，有利于发生亲核取代反应；其次，使芳核上其它原子、基团、 侧键的性质都发生变化。 R= CN、COOR等基团 7.2 基团的反应性转换 7.2.3 烃类化合物的极性转换 1芳香族化合物的极性转换 7.2 基团的反应性转