Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,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,*,药明康德新药开发有限公司,药明康德版权所有,羟基的保护与去保护,经典化学合成反应,讲座,(,二,),化学合成部执行主任,:,马汝建,1,羟基的保护,(,前言,),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、酸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的保护醚主要有硅醚、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,),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电子效应的不同也会影响反应的选择性对于两种空间结构相似的醇来说，电子云密度不同造成酸催化去保护速率不同，因此可以选择性去保护这一点对酚基和烷基硅醚特别有效：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其相色谱和质谱分析。
7,叔丁基二甲基硅醚,-(TBDMS-OR or TBS-OR),在化学合成中，采用硅基化进行羟基保护生成叔丁基甲基硅基醚是应用较多的方法之一一般来说，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,来实现生成的叔丁基二甲基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它在碱性水解时的稳定性约为三甲基硅醚的,104,倍它对碱稳定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在伯、仲醇中，,TBS,基相对来说较易于与伯醇反应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8,叔丁基二甲基硅醚事例,9,叔丁基二苯基硅醚,-(TBDPS-OR),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。
另外，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TBDMS,基团在酸性条件下不易迁移TBDPS,醚对,K2CO3/CH3OH,，对,9M,氨水、,60,、,2h,；对,MeONa,（,cat.,）,/CH3OH,、,25,、,24h,均稳定该醚对,80%,乙酸稳定，后者可用于脱除醚中,TBDMS,，三苯甲基，四氢吡喃保护基也对,HBr/AcOH,，,12,，,2min,；对,25%75%,甲酸，,25,，,2h6h,；以及,50%,三氟乙酸，,25,，,15min,稳定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,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,Na2CO3,可以防止苄基被裂解，但可使双键发生还原孤立烯烃有可能影响苄基醚键的裂解（,H2,，,5%Pd-C,，,97%,产率）一般而言选择性的大小取决于取代的类型及空间位阻的情况与酯共扼的三取代的烯烃存在时，苄基的水解也有相当好的选择性对甲氧苄基基团存在时，苄基的水解（,Pd-C,，,EtOAc,，室温，,18,小时）有非常好的选择性在反应体系中加入,Pyridine,可使对甲氧苄基和苄基氢解产生区别,12,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,13,苄基醚保护与去保护事例,14,对甲氧基苄基醚,甲氧基苄醚的合成与苄基醚相似。
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一般而言，对甲氧基苄醚在合成中更为常用，羟基上对甲氧基苄基的方法和苄基类似，但脱除除了氢解的方法外，还可以氧化除去下表给出了用二氯二氰苯醌去保护时的相对速率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,3.1 THP(2-,四氢吡喃,),保护羟基,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17,烷氧基甲基醚或烷氧基取代甲基醚,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,3.3 EE,（,CH3 CH2OCH3CH-OR,）保护羟基,3.4 SEM-Cl(TMSCH2CH2OCH2-),保护羟基,EE,的性质和,THP,很相似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18,应用事例,(THP and MOM),19,应用事例,(EE and SEM),20,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21,其他羟基保护基,4.2,酰化成酯保护,醇通过酯的保护一般用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，,有时对位阻特别大的即使加入酰化催化剂（,DMAP,4-PPY,）也无效时，可以考虑通过,Lewis,酸催化，,Procopiou P.A.,等人报道利用,TMSOTf,催化位阻较大的叔醇的乙酰化，效果要比,Ac2O/DMAP,体系更好（,J.Org.Chem.,1998,2342,）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22,应用事例,23,应用事例,24,应用事例,(,去保护,),25,Thanks and Comments!,26,内容总结,药明康德新药开发有限公司硅醚可以用酸或碱或四烷基氟化胺脱去在这些例子中，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。