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1、第七章第七章 保护基团保护基团复复杂杂的的有有机机化化合合物物可可能能含含有有多多种种官官能能团团，在在合合成成的的过过程程中中，若若能能够够利利用用高高选选择择性性的的试试剂剂，只只对对某某个个特特定定的的部位或官能团进行反应，当然是最佳的策略。部位或官能团进行反应，当然是最佳的策略。但是在实际的过程中往往是无法找到适当的试剂，能够满足选择性的要求。这这个个时时候候，可可先先将将某某些些基基团团保保护护起起来来，不不使使其其作作用用，而而只只留留特特定定要要作作用用的的官官能能团团进进行行反反应应；然然后后再再将将保保护护基基团团除除去去，以以便便进进行行下下一一个个步步骤骤，这这种种保保护
2、护除除保保护护 (protection-deprotection）的的方方法法在在有有机机合合成成上上应应用用极极广广，其缺点是增加额外的步骤，会使产率降低。为了弥补这种缺点，在引入或除去保护基团时，应以高选择性及高产率的方法优先。第七章第七章 保护基团保护基团总的说来，保护基应满足下列三点要求：总的说来，保护基应满足下列三点要求：1. 它容易引入所要保护的分子（温和条件）它容易引入所要保护的分子（温和条件）;2. 它它与与被被保保护护基基形形成成的的结结构构能能够够经经受受住住所所要要发发生生的反应的条件的反应的条件;3. 它它可可以以在在不不损损及及分分子子其其余余部部分分的的条条件件下下
3、除除去去（温和条件）（温和条件）;在在一一些些例例子子中中，最最后后一一条条可可以以放放宽宽，允允许许保保护护基基被直接转变为另一种官能团。被直接转变为另一种官能团。7.1 7.1 羟基的保护基团羟基的保护基团保保护护醇醇类类 ROH 的的方方法法一一般般是是制制成成醚醚类类 (ROR) ) 或或酯酯类类( (ROCOR)ROCOR)，前者对氧化剂或还原剂都有相当的稳定性。前者对氧化剂或还原剂都有相当的稳定性。1. 形成甲醚类形成甲醚类 ROCH3可以用碱脱去醇ROH质子，再与合成子 CH3作用，如使用试剂NaH / Me2SO4。也可先作成银盐 RO-Ag+ 并与碘甲烷反应，如使用 Ag2O
4、 / MeI；但对三级醇不宜使用这一方法。醇类也可与重氮甲烷CH2N2，在Lewis酸（如BF3Et2O）催化下形成甲醚.7.1 7.1 羟基的保护基团羟基的保护基团脱去甲基保护基，回复到醇类，通常使用Lewis酸，如BBr3及Me3SiI，也就是引用硬软酸碱原理（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。7.1 7.1 羟基的保护基团羟基的保护基团2. 形成叔丁基醚类形成叔丁基醚类 ROC（CH3）3醇与异丁烯在Lewis 酸催化下制备。叔丁基为一巨大的取代
5、基（bulky group），脱去时需用酸处理：3. 形成苄醚形成苄醚 ROCH2Ph：制备时，使醇在强碱下与苄溴 (benzyl bromide)反应，通常以加氢反应或锂金属还原，使苄基脱除，并回复到醇类。7.1 7.1 羟基的保护基团羟基的保护基团4. 形成三苯基甲醚形成三苯基甲醚 (ROCPh3)制备时，以三苯基氯甲烷在吡啶中与醇类作用，而以 4-二甲胺基吡啶（4-dimethyl aminopyridine, DMAP）为催化剂。三苯甲基（trityl group）是一巨大基团，脱去时用加氢反应，或锂金属处理。因为有位阻的醇进行三苯甲基化被因为有位阻的醇进行三苯甲基化被一级醇慢得多，所
6、以能够选择性的保护。一级醇慢得多，所以能够选择性的保护。7.1 7.1 羟基的保护基团羟基的保护基团7.1 7.1 羟基的保护基团羟基的保护基团5. 形成甲氧基甲醚形成甲氧基甲醚 ROCH2OCH3制备时，使用甲氧基氯甲烷与醇类作用，并以三级胺吸收生成的HCl。甲氧基甲醚在碱性条件下和一般质子酸中有相当的稳定性，但此保护基团可用强酸或Lewis酸在激烈条件下脱去。6. 形成二甲硅醚形成二甲硅醚 ROSi（CH3）3制备时，用三甲基氯硅烷与醇类在三级胺中作用。此保护基在酸中不太稳定，也可以用氟离子F-脱去（Si-F的键结力甚强，大于Si-O的键能）。7.1 7.1 羟基的保护基团羟基的保护基团7
7、. 形成四氢吡喃形成四氢吡喃 ROTHP 制备时，使用二氢吡喃与醇类在酸催化下进行加成作用。欲回收恢复到醇类时，则在酸性水溶液中进行水解，即可脱去保护基团。有机合成中常引用这种保护基团，其缺点是增加一个不对称碳（缩酮上的碳原子），使得NMR谱的解析较复杂。7.1 7.1 羟基的保护基团羟基的保护基团8. 形成叔丁基二甲硅醚形成叔丁基二甲硅醚 ROSiMe2（t-Bu）制备时，用叔丁基二甲基氯硅烷与醇类在三级胺中作用，此保护基比三甲基硅基稳定，常运用在有机合成反应中，一般是F-离子脱去。9. 9. 形成乙酸酯类形成乙酸酯类 ROCOCHROCOCH3 37.1 7.1 羟基的保护基团羟基的保护基
8、团10 形成苯甲酸酯类形成苯甲酸酯类 ROCOPh 制备时，用苯甲酰氯与醇类的吡啶中作用。苯甲酸酯较乙酯稳定，脱去苯甲酸酯需要较激烈的皂代条件。脱去乙酸酯保护基可使用皂化反应水解。乙酯可与大多数的还原剂作用，在强碱中也不稳定，因此很少用作有效的保护基团。但此反应的产率极高，操作也很简单，常用来帮助决定醇类的结构。7.2 7.2 二羟基的保护基团二羟基的保护基团在在多多羟羟基基化化合合物物中中，同同时时保保护护两两个个羟羟基基往往往往很很方方便便。保护基即可以是缩醛，缩酮，也可以是碳酸酯。保护基即可以是缩醛，缩酮，也可以是碳酸酯。1. 缩醛或缩酮缩醛或缩酮在在这这种种反反应应中中，一一般般使使用
9、用的的羰羰基基化化合合物物是是丙丙酮酮或或苯苯甲甲醛，丙酮在酸催化下与顺式醛，丙酮在酸催化下与顺式1,2二醇反应，二醇反应，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1,3二醇反应。二醇反应。 缩醛和缩酮在中性和碱性条件下稳定，因此，假如反应可以碱性条件下进行，则它们在烷基化，酰基化，氧化和还原时用于保护二醇。 二醇可用稀酸处理再生。苄叉基可用氢解方法除去。二醇可用稀酸处理再生。苄叉基可用氢解方法除去。7.2 7.2 二羟基的保护基团二羟基的保护基团7.2 7.2 二羟基的保护基团二羟基的保护基团7.2 7.2 二羟基的保护基团二羟基的保护基团7.2 7.2 二羟基的保护基团二羟基的
10、保护基团2. 碳酸酯碳酸酯 在吡啶存在下，光气与顺式 1,2二醇反应，给出在中性和温和酸性条件下稳定的碳酸酯，当在这种条件下进行氧化，还原时，能保护1,2二醇。 用碱性试剂处理，则二醇从碳酸酯再生。7.2 7.2 二羟基的保护基团二羟基的保护基团7.3 7.3 羰基的保护羰基的保护保护羰基的方法可分为二种：保护羰基的方法可分为二种：一是形成缩酮或其对等物 醛基是最容易形成缩醛或对等物的羰基，而苯环上的酮基则是反应性最低的羰基。一般说来，反应性是： 醛基 链状羰基（环已酮） 环戊酮 ，-不饱和酮 苯基酮。 缩酮的保护基不与碱，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
11、.3 7.3 羰基的保护羰基的保护7.3 7.3 羰基的保护羰基的保护二是使用隐藏性羰基7.3 7.3 羰基的保护羰基的保护1. 形成二甲醇缩酮形成二甲醇缩酮 R2C(OCH3)2制备：以甲醇在酸催化下与醛，酮类进行脱水作用。 一般的酸催化可用盐酸气HCl(g)，甲苯磺酸或酸性离子交换等。常用的脱水方法有加苯共沸，利用分子筛吸水，或加过量的甲醇。7.3 7.3 羰基的保护羰基的保护将缩酮回复到酮类（即除去保护基团），可以在酸性溶液中水解，或以丙酮进行置换，或以三甲碘硅烷作用（软硬酸碱原理）。7.3 7.3 羰基的保护羰基的保护2. 形成乙二醇缩酮形成乙二醇缩酮R2C(OCH2)2 制备时，在乙
12、二醇酸催化下与酮类进行作用。 此缩酮比二甲缩酮稳定，但也可在酸性溶液中水解。 7.3 7.3 羰基的保护羰基的保护7.3 7.3 羰基的保护羰基的保护3. 形成丙二硫醇缩酮形成丙二硫醇缩酮 保护基团在中性或碱性条件下是比较稳定的。 7.3 7.3 羰基的保护羰基的保护7.4 羧酸的保护羧酸的保护羧酸以酯的形式被保护，常常用甲酯或乙酯，然而为了除去它们需要强酸性或强碱性条件可能是不利方面。在这种条件下，叔丁酯（可用温和的酸处理除去），苄酯（能经氢解而脱苄基）或, ,3-三氯乙酯（去保护作用可用包括锌引起的消除反应）可能更有用。7.4 羧酸的保护羧酸的保护三氯乙酯曾被Woodward用于在头孢菌素C的合成。其中的-内酰胺环在除去保护基时优质不受影响。7.4 羧酸的保护羧酸的保护7.4 羧酸的保护羧酸的保护苄基对于温和酸处理是稳定的，它易被氢解除去。苄基对于温和酸处理是稳定的，它易被氢解除去。7.5 7.5 氨基的保护氨基的保护 氨基常用氨基常用 N-烷基或烷基或 N-硅烷基作为保护基硅烷基作为保护基 最常用的保护基是 N-苄基保护:7.5 7.5 氨基的保护氨基的保护
