有机合成中的+保护基团ppt课件

1、第七章第七章 维护基团维护基团复杂的有机化合物能够含有多种官能团，在合成的复杂的有机化合物能够含有多种官能团，在合成的过程中，假设可以利用高选择性的试剂，只对某个特定过程中，假设可以利用高选择性的试剂，只对某个特定的部位或官能团进展反响，当然是最正确的战略。的部位或官能团进展反响，当然是最正确的战略。但是在实践的过程中往往是无法找到适当的试剂，但是在实践的过程中往往是无法找到适当的试剂，可以满足选择性的要求。这个时候，可先将某些基团维可以满足选择性的要求。这个时候，可先将某些基团维护起来，不使其作用，而只留特定要作用的官能团进展护起来，不使其作用，而只留特定要作用的官能团进展反响；然后再将维护

2、基团除去，以便进展下一个步骤，反响；然后再将维护基团除去，以便进展下一个步骤，这种维护除维护这种维护除维护 (protection-deprotection的方法在的方法在有机合成上运用极广，其缺陷是添加额外的步骤，会使有机合成上运用极广，其缺陷是添加额外的步骤，会使产率降低。为了弥补这种缺陷，在引入或除去维护基团产率降低。为了弥补这种缺陷，在引入或除去维护基团时，应以高选择性及高产率的方法优先。时，应以高选择性及高产率的方法优先。第七章第七章 维护基团维护基团总的说来，维护基应满足以下三点要求：总的说来，维护基应满足以下三点要求：1. 它容易引入所要维护的分子温暖条件它容易引入所要维护的分子

3、温暖条件;2. 它与被维护基构成的构造可以经受住所要发生的反响它与被维护基构成的构造可以经受住所要发生的反响的条件的条件;3. 它可以在不损及分子其他部分的条件下除去温暖条它可以在不损及分子其他部分的条件下除去温暖条件件;在一些例子中，最后一条可以放宽，允许维护基被直接在一些例子中，最后一条可以放宽，允许维护基被直接转变为另一种官能团。转变为另一种官能团。7.1 7.1 羟基的维护基团羟基的维护基团维护醇类维护醇类 ROH 的方法普通是制成醚类的方法普通是制成醚类 (ROR) 或酯类或酯类(ROCOR)，前者对氧化剂或复原剂都有相当的稳定性。，前者对氧化剂或复原剂都有相当的稳定性。1. 构成甲

4、醚类构成甲醚类 ROCH3可以用碱脱去醇可以用碱脱去醇ROH质子，再与合成子质子，再与合成子 CH3作用，作用，如运用试剂如运用试剂NaH / Me2SO4。也可先作成银盐。也可先作成银盐 RO-Ag+ 并并与碘甲烷反响，如运用与碘甲烷反响，如运用 Ag2O / MeI；但对三级醇不宜运用；但对三级醇不宜运用这一方法。醇类也可与重氮甲烷这一方法。醇类也可与重氮甲烷CH2N2，在，在Lewis酸如酸如BF3Et2O催化下构成甲醚催化下构成甲醚.ROHROCH3NaOH,Me2SO4Me3Si ,CHCl3I7.1 7.1 羟基的维护基团羟基的维护基团脱去甲基维护基，回复到醇类，通常运用Lewis

5、酸，如BBr3及Me3SiI，也就是援用硬软酸碱原理hard-soft acids and bases principle，使氧原子与硼或硅原子结合较硬的共轭酸，而以溴离子或碘离子较软的共轭碱将甲基较软的共轭酸除去。OCH3RMe3SiICH3IROSiMe3ROHMe3SiOH+H2O7.1 7.1 羟基的维护基团羟基的维护基团2. 构成叔丁基醚类构成叔丁基醚类 ROCCH33醇与异丁烯在醇与异丁烯在Lewis 酸催化下制备。叔丁基为一宏大酸催化下制备。叔丁基为一宏大的取代基的取代基bulky group，脱去时需用酸处置：，脱去时需用酸处置：ROH+ROBF3 Et2O CatN HCl,

6、MeOH,23. 构成苄醚构成苄醚 ROCH2Ph：制备时，使醇在强碱下与苄溴制备时，使醇在强碱下与苄溴 (benzyl bromide)反响反响，通常以加氢反响或锂金属复原，使苄基脱除，并回复到，通常以加氢反响或锂金属复原，使苄基脱除，并回复到醇类。醇类。ROHROCH2PhNaH,PhCH2BrLi,NH37.1 7.1 羟基的维护基团羟基的维护基团4. 构成三苯基甲醚构成三苯基甲醚 (ROCPh3)制备时，以三苯基氯甲烷在吡啶中与醇类作用，而以制备时，以三苯基氯甲烷在吡啶中与醇类作用，而以 4-二甲胺基吡啶二甲胺基吡啶4-dimethyl aminopyridine, DMAP为为催化剂

7、。催化剂。三苯甲基trityl group是一宏大基团，脱去时用加氢反响，或锂金属处置。由于有位阻的醇进展三苯甲基化被一级醇慢得多，所以可以选择性的维护。7.1 7.1 羟基的维护基团羟基的维护基团7.1 7.1 羟基的维护基团羟基的维护基团5. 构成甲氧基甲醚构成甲氧基甲醚 ROCH2OCH3制备时，运用甲氧基氯甲烷与醇类作用，并以三级制备时，运用甲氧基氯甲烷与醇类作用，并以三级胺吸收生成的胺吸收生成的HCl。甲氧基甲醚在碱性条件下和普通质子。甲氧基甲醚在碱性条件下和普通质子酸中有相当的稳定性，但此维护基团可用强酸或酸中有相当的稳定性，但此维护基团可用强酸或Lewis酸酸在猛烈条件下脱去。在

8、猛烈条件下脱去。ROHROCH2OCH3ClCH2OCH3,iPr2NEtTiCL4 or CF3CO2H6. 构成二甲硅醚构成二甲硅醚 ROSiCH33制备时，用三甲基氯硅烷与醇类在三级胺中作用。此制备时，用三甲基氯硅烷与醇类在三级胺中作用。此维护基在酸中不太稳定，也可以用氟离子维护基在酸中不太稳定，也可以用氟离子F-脱去脱去Si-F的的键结力甚强，大于键结力甚强，大于Si-O的键能。的键能。ROHMe3SiCl,Et3NHF,or n Bu4N+F-ROSiMe37.1 7.1 羟基的维护基团羟基的维护基团7. 构成四氢吡喃构成四氢吡喃 ROTHP 制备时，运用二氢吡喃与醇类在酸催化下进展

9、加成制备时，运用二氢吡喃与醇类在酸催化下进展加成作用。欲回收恢复到醇类时，那么在酸性水溶液中进展水作用。欲回收恢复到醇类时，那么在酸性水溶液中进展水解，即可脱去维护基团。有机合成中常援用这种维护基团解，即可脱去维护基团。有机合成中常援用这种维护基团，其缺陷是添加一个不对称碳缩酮上的碳原子，使得，其缺陷是添加一个不对称碳缩酮上的碳原子，使得NMR谱的解析较复杂。谱的解析较复杂。CH CCH2OHHOCH2CCCO2HOOCH2C CHOOCH2C CMgBr(64%)OH+(90%)C2H5MgBrTHF(i) CO2(ii) H+,H2OROHOROHOAc,H2O,TsOH,PyrO7.1

10、7.1 羟基的维护基团羟基的维护基团8. 构成叔丁基二甲硅醚构成叔丁基二甲硅醚 ROSiMe2t-Bu制备时，用叔丁基二甲基氯硅烷与醇类在三级胺中制备时，用叔丁基二甲基氯硅烷与醇类在三级胺中作用，此维护基比三甲基硅基稳定，常运用在有机合成作用，此维护基比三甲基硅基稳定，常运用在有机合成反响中，普通是反响中，普通是F-离子脱去。离子脱去。ROHROSi(tBu)Me2SiCl,imidazolenBu4N+F-9. 9. 构成乙酸酯类构成乙酸酯类 ROCOCH3 ROCOCH3ROHROCCH3O(CH3CO)2O,PyrK2CO3,aq MeOH7.1 7.1 羟基的维护基团羟基的维护基团10

11、 构成苯甲酸酯类构成苯甲酸酯类 ROCOPh 制备时，用苯甲酰氯与醇类的吡啶中作用。苯甲酸制备时，用苯甲酰氯与醇类的吡啶中作用。苯甲酸酯较乙酯稳定，脱去苯甲酸酯需求较猛烈的皂代条件酯较乙酯稳定，脱去苯甲酸酯需求较猛烈的皂代条件。ROHROCOPhPhCOCl,PyrKOH,aq MeOH脱去乙酸酯维护基可运用皂化反响水解。乙酯可与大多数的复原剂作用，在强碱中也不稳定，因此很少用作有效的维护基团。但此反响的产率极高，操作也很简单，常用来协助决议醇类的构造。7.2 7.2 二羟基的维护基团二羟基的维护基团在多羟基化合物中，同时维护两个羟基往往很方便在多羟基化合物中，同时维护两个羟基往往很方便。维护

12、基即可以是缩醛，缩酮，也可以是碳酸酯。维护基即可以是缩醛，缩酮，也可以是碳酸酯。1. 缩醛或缩酮缩醛或缩酮在这种反响中，普通运用的羰基化合物是丙酮或苯甲在这种反响中，普通运用的羰基化合物是丙酮或苯甲醛，丙酮在酸催化下与顺式醛，丙酮在酸催化下与顺式1,2二醇反响，二醇反响，苯甲醛往往在氯化锌存在下与苯甲醛往往在氯化锌存在下与1,3二醇反响。二醇反响。 缩醛和缩酮在中性和碱性条件下稳定，因此，假设缩醛和缩酮在中性和碱性条件下稳定，因此，假设反响可以碱性条件下进展，那么它们在烷基化，酰基反响可以碱性条件下进展，那么它们在烷基化，酰基化，氧化和复原时用于维护二醇。化，氧化和复原时用于维护二醇。 二醇可

13、用稀酸处置再生。苄叉基可用氢解方法除去二醇可用稀酸处置再生。苄叉基可用氢解方法除去。7.2 7.2 二羟基的维护基团二羟基的维护基团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 二羟基的维护基团二羟基的维护基团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 二羟基的维护基团二羟基的维护基团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 二羟基的维护基团二羟基的维护基团2. 碳酸酯碳酸酯 在吡啶存在下，光气与顺式在吡啶存在下，光气与顺式 1,2二醇反响，给出二

16、醇反响，给出在中性和温暖酸性条件下稳定的碳酸酯，当在这种条在中性和温暖酸性条件下稳定的碳酸酯，当在这种条件下进展氧化，复原时，能维护件下进展氧化，复原时，能维护1,2二醇。二醇。 用碱性试剂处置，那么二醇从碳酸酯再生。用碱性试剂处置，那么二醇从碳酸酯再生。OOHOHPhCH2OCH2OCH3OPhCH2OCH2OCH3COCl2Pyridine(1) HBr(2) (PhCH2O)2PO2N(C2H5)4OOO7.2 7.2 二羟基的维护基团二羟基的维护基团OPhCH2OCH2OOOOP(O(O)CH2Ph)2OHOCH2OOOOP(O(O)CH2Ph)2H2, PdOHOCH2HOOHOP(

17、O(O)CH2Ph)2LiOHH2OOHOOHOHNOMeOOHONOMeOOOO,DMFHC(OEt)3H2SO4ONOMeOBnOOOONOMeOBnOHOOHTFA H2O7.3 7.3 羰基的维护羰基的维护维护羰基的方法可分为二种：维护羰基的方法可分为二种：一是构成缩酮或其对等物一是构成缩酮或其对等物RC ORRCYXR 醛基是最容易构成缩醛或对等物的羰基，而苯环上的酮基那么是反响性最低的羰基。普通说来，反响性是： 醛基 链状羰基环已酮 环戊酮 ，-不饱和酮 苯基酮。 缩酮的维护基不与碱，氧化剂或亲核剂如H-，RMgBr作用，而通常以酸水解回复到羰基。7.3 7.3 羰基的维护羰基的维

18、护X=OH， Y=OHKetal (acetal)X=SH， Y=SHDithioketalX=OH， Y=SHOxothioketalX=OH， Y=CNCyanohydrin 羟腈X=NH2， Y=CNAminonitrileX，Y=O-(CH2)2-ODioxolane 二氧戊环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 羰基的维护羰基的

19、维护二是运用隐藏性羰基C CC OO3CHOHC OPCCC CCOCH2Hg ,H2O2+C NCHOiBu2AlH7.3 7.3 羰基的维护羰基的维护1. 构成二甲醇缩酮构成二甲醇缩酮 R2C(OCH3)2制备：以甲醇在酸催化下与醛，酮类进展脱水作用。制备：以甲醇在酸催化下与醛，酮类进展脱水作用。 普通的酸催化可用盐酸气普通的酸催化可用盐酸气HCl(g)，甲苯磺酸或酸性，甲苯磺酸或酸性离子交换等。常用的脱水方法有加苯共沸，利用分离子交换等。常用的脱水方法有加苯共沸，利用分子筛吸水，或加过量的甲醇。子筛吸水，或加过量的甲醇。R2C=OR2COCH3OCH3CH3OH,H+N H2SO427.

20、3 7.3 羰基的维护羰基的维护将缩酮回复到酮类即除去维护基团，可以在酸性溶液中水解，或以丙酮进展置换，或以三甲碘硅烷作用软硬酸碱原理。CHOMeClMeOMeOMeCHOMe(i)MeOH,H+(ii) tBuOK,DMSOpTsOH,H2O7.3 7.3 羰基的维护羰基的维护2. 构成乙二醇缩酮构成乙二醇缩酮R2C(OCH2)2 制备时，在乙二醇酸催化下与酮类进展作用。制备时，在乙二醇酸催化下与酮类进展作用。 此缩酮比二甲缩酮稳定，但也可在酸性溶液中水解。此缩酮比二甲缩酮稳定，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 羰基的维护羰基的维护CO2CH3OCO2CH3OOCH3COClCH2OHOOCH2OCOCH3OOOCH2OHOCH2OCOCH3benzeneHOCH2CH2OHTsOH(86%)LiAlH4(67%)7.3 7.3 羰基的维护羰基的维护3. 构成丙二硫醇缩酮构成丙二硫醇缩酮 维护基团在中性或碱性条件下是比较稳定的。维护基团在中性或碱性条件下是比较稳定的。 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 羰基的维护羰基的维护OCOCH3CH3CO2HOCH3CO2HSOOHHOSOCOCH3HOHHO(69%)HSCH2CH2OHZnCl2LiAlH4(96%)Raney Niacetone(65%)7.4 羧酸的维护羧酸的维护羧酸以酯的方式被维护，经常用甲酯或乙酯，然而为了除去它们需求强酸性或强碱性条件能够是不利方面。在这种条件下，叔丁酯可用温暖的酸处置除去，苄酯能经氢解而脱苄基或, ,3-三氯乙酯去维护作用可用包括锌引起的消除反响能够更有用。CH2=CCl2+RCO2 ZnCl+_R COOCH2CClClClZn7.4 羧酸的维护羧酸的维护三氯乙酯曾被Woodward用于在头孢菌素C的合成。其中的-内酰胺环在除去维护基时优质不受影响。Cl3CCH2O2CCH(CH2)3CONHNHCO2CH2CCl3NOSCO2CH2CCl3CH2OCOCH37.4 羧酸的维护羧酸的维护苄 酯 和 叔 丁 酯 保 护 广 泛 用 于 多 肽 合 成 中 :H2N C H2C O2