有机合成中的保护基
有机化学中的保护基团
有机化学中的保护基团
保护基团是有机化学中常用的一种技术，用于保护有机分子中的某些原子或基团不受其他反应的影响。
这种技术通常在有机合成过程中使用，可以使得化学反应更加精确和可控。
常见的保护基团包括：
羰基保护基团：常见的羰基保护基团有甲基羰基（MOM）、叔丁基羰基（SBM）和二甲基羰基（DMB）。
羰基保护基团通常用于保护羧基（COOH）。
羧基保护基团：常见的羧基保护基团有甲基羧基（Methyl）、叔丁基羧基（TBD）和二甲基羧基（DMD）。
羧基保护基团通常用于保护氨基（NH2）。
醛保护基团：常见的醛保护基团有甲基醛（MEOH）、二甲基醛（DME）和三甲基醛（TME）。
醛保护基团通常用于保护醇（OH）。
酮保护基团：常见的酮保护基团有甲基酮（MTOH）、叔丁基酮（TBOH）和三甲基酮（TMOH）。
酮保护基团通常用于保护酮（COH）。
当化学反应完成后，通常需要去除保护基团，以便得到所需的最终产物。
这种过程称为解保护。
解保护的方法取决于保护基团的种类和有机物的结构。
常见的解保护方法包括用酸或碱溶液去除保护基团，或者使用高温氧化或氧气氧化等方法。
保护基团在有机合成中非常重要，因为它可以使得化学反应更加精确和可控。
它还可以使得合成过程更加简单，因为只有在解保护后才能得到所需的最终产物。
保护基团在药物合成、染料合成和其他领域都有广泛应用。
有机化学基础知识点有机合成中的保护基与去保护
有机化学基础知识点有机合成中的保护基与去保护有机合成是有机化学的一个重要分支，它通过一系列的化学反应将简单的有机物转化为目标化合物，是现代有机化学的基础和核心。
在有机合成中，保护基（Protecting Group）和去保护（Deprotection）是经常用到的策略。
保护基是一种暂时性的官能团，它可以在某个特定的反应条件下保护某些功能团，以避免其在反应过程中发生意外的反应或损失。
而去保护则是将保护基从目标分子中除去，使其恢复原有的官能团。
有机合成中常用的保护基包括醚、酯、酸、酮、酰胺等。
它们的选择要考虑到以下几个因素：保护基的选择应易于引入和去除，同时要有足够的稳定性，以确保在反应条件下不发生早期去保护或其他副反应。
此外，还需考虑到保护基的引入和去除条件是否与目标分子的其他功能团相容，避免对其他反应步骤产生干扰。
醚和酯是常用的保护基，它们在酸性条件下稳定，在碱性条件下则容易去除。
当需要保护醇或羟基时，可以选择使用醚保护基，如醚化反应，将目标分子中的醇转化为相应的醚化物。
待其他反应完成后，通过酸催化或氧化还原等条件，将醚保护基去除。
而当需要保护羧酸时，可以选择使用酯保护基，如酯化反应，将目标分子中的羧酸转化为酯化物。
在需要的时候，通过碱的催化作用，将酯保护基去除。
酸和酮也是常见的保护基，它们在碱性条件下稳定，在酸性条件下易于去除。
当需要保护胺基时，可以选择使用酸保护基，如酸化反应，将目标分子中的胺基转化为相应的酸化物。
待其他反应完成后，通过碱的催化作用，将酸保护基去除。
而当需要保护羰基时，可以选择使用酮保护基，如酮化反应，将目标分子中的羰基转化为相应的酮化物。
在需要的时候，通过酸的催化作用，将酮保护基去除。
此外，酰胺也是常用的保护基。
它在碱性条件下稳定，在酸性条件下易于去除。
当需要保护胺基时，可以选择使用酰胺保护基，如酰胺化反应，将目标分子中的胺基转化为相应的酰胺化物。
待其他反应完成后，通过酸的催化作用，将酰胺保护基去除。
第12章有机合成中的保护基
4) 甲氧基甲醚(MOM醚)
甲氧基甲醚在pH= 4~12是稳定 的，遇亲核试剂、有机金属试剂、 氢化物还原剂、催化氢化(除酸性 条件下铂催化)和氧化反应等不受 影响。 脱保护法: 可用盐酸/甲醇溶液、盐酸/THF 水溶液、硫酸／乙酸水溶液 可选择性酸水解脱保护基。同时 含苄醚和甲氧基甲醚，盐酸甲醇 液可以选择性裂解甲氧基甲醚， 苄醚不裂解。
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2、二硫代缩醛、缩酮
优点: 在pH=1～12范围内稳定。能耐受还原剂、有机金属试剂、亲核试剂和部分 氧化剂。对一些氧化剂敏感性。硫化物可使一些金属催化剂的中毒而失去催 化活性
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三、氨基的保护
氨基的活性在于： 1)伯胺或仲胺氮上的活泼氢； 2) 氮上的孤对电子，具有很强的亲核性，许多亲 电试剂能与其反应。
31
量对甲苯磺酸，丙酮的存在可使二醇转化成缩酮。
15
2、酯类保护基
制备: 用作保护基的酯是乙酸酯、苯甲酸酯、2， 4，6—三甲基苯甲酸酸酯等。通常采用酸 酐或酰氯在碱存在下酰化制得。
去保护 一般用碱水解或碱醇解法， 用氨的醇溶液氨解(如甲醇氨溶液)。
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乙酸酯的稳定性 (用于羟基的保护)
乙酸酯在pH=1～8稳定, 有机金属试剂(如有机 铜)、催化氢化、硼氢化物还原、路易斯酸、氧化 反应等可以采用乙酸酯保护。
三氟乙酰基保护基的去保护方法 常用碳酸钾水甲醇溶液
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苯甲酰胺
稳定性: 在pH=1～14保持稳定。能耐受亲核试剂、有机金属试剂 (有机锂除外)、催化氢化、氢化物还原剂(锂铝氢和硼烷 除外)和氧化剂的反应。
苯甲酰胺去保护: 常用6 MHCl或HBr的乙酸溶液，或氢氧化钠浓碱液
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3、氨基甲酸酯保护
有机合成中的保护基和去保护反应
有机合成中的保护基和去保护反应有机化学中的保护基和去保护反应是合成有机化合物中非常重要的步骤之一。
保护基是指在有机分子中引入的一种临时性保护官能团，用以保护其他官能团不被化学反应所破坏。
去保护反应则是指在有机合成反应进行到一定程度后，选择性地去除保护基，使原始的官能团重新暴露出来。
在本文中，将详细讨论有机合成中的保护基和去保护反应的原理、常用保护基以及去保护反应的条件和方法。
一、保护基的原理和常用保护基保护基的引入可以有效地阻止某些化学反应的发生，从而保护其他官能团的完整性。
通常，保护基需要具备以下特点：1. 容易引入和去除；2. 在反应条件下稳定；3. 不干扰其他反应。
常用的保护基包括酯、醚、酮、醛、酰胺等。
酯和醚作为常见的保护基，广泛应用于有机合成中。
例如，酸性条件下，醇可以与酸反应生成酯，从而保护了醇的羟基。
二、去保护反应的条件和方法去保护反应的选择性很重要，需要保护基容易去除且不影响其他官能团的完整性。
常用的去保护反应方法主要包括但不限于以下几种。
1. 加氢还原法：在氢气的存在下，使用适当的催化剂催化，加氢还原保护基，恢复官能团的原貌。
例如，酯可以通过加氢还原去除醇的酯保护基。
2. 碱性水解法：在碱性条件下，加水使酯或酮脱去醇或酚的保护基。
碱性水解法是比较常用且方便的去保护方法之一。
3. 酸性水解法：在酸性条件下，加水使酯或酮脱去醇或酚的保护基。
与碱性水解法相比，酸性水解法具有更高的选择性，可以选择性地去除某一特定位置的保护基。
4. 热解法：将保护基暴露在高温下，使其发生热解反应，从而去除保护基。
热解法需要注意保护基的稳定性，在高温下不会引发其他反应。
除了上述方法，也可以利用其他特定的条件和方法进行去保护反应，如金属还原法、脱保护基化合物的环境条件等。
具体选择哪种方法要根据保护基的类型以及反应条件的要求来决定。
结论有机合成中的保护基和去保护反应在有机化学领域中扮演着至关重要的角色。
通过引入保护基，可以阻止某些化学反应的进行，从而保护其他官能团的完整性。
现代有机合成中的保护基
+
O X－
R O
O ＋ H
C
+
X－
但 是 各 种 保 护 基 的 典 型 的 脱 除 条 件 也 有 区 别。 三 苯 甲 基 醚 (Trityl) 在 弱 酸 性 条 件 下 可 以 除 去, 但 是 实 践 中 有 一 个 缺 点 是 往 往 反 应 不 干 净, 存 在 碳 正 离 子 的 副 反 应, 需 要 一 些 辅 助 试 剂, 如 还 原 剂 Et3SiH 等； 苄 基 酯 和 醚 的 酸 性 断 裂 需 要 HBr-HOAc； 叔 丁 基 醚、 酯 和 氨 基 甲 酸 酯 需 要 CF3COOH-CH2Cl2 体 系 等。 C-O 键 的 断 裂 也 并 不 一 定 要 经 过 碳 正 离 子 阶 段， 例 如 Lewis 酸 对 碳 氧 键 的 断 裂。 惰 性 的 甲 基 醚 用 TMSI10，BBr3 或 BF3-thiolane 可 以 较 好 地 去 保 护。 芳 香 体 系 中， 在 甲 基 醚 共 同 存 在 时， 异 丙 基 醚 可 以 用 BCl3 选 择 性 除 去11。
有 机 合 成 中 的 保 护 基
19
第 三 章
有 机 合 成 中 的 保 护 基
本 章 将 主 要 介 绍 官 能 团 的 保 护， 包 括 醇 羟 基、 二 醇、 醛、 酮、 羧 酸、 氨 基 和 碳 碳 不 饱 和 键 等 的 保 护 和 去 保 护。 对 某 些 情 况 下 多 官 能 团 的 选 择 性 上 保 护 和 去 保 护 在 这 里 也 将 作 一 些 简 要 介 绍。
H MeO 68% H H OTMS O O NaI, TMSCl MeCN, rt HO H OH O O
有机合成中的保护基
可编辑ppt
2
选择保护基时要考虑：
1、保护基的供应来源，经济易得
2、必须能容易地进行保护，且保护效率要高
3、保护基的引入对化合物的结构论证不致增加过量的复杂 性，如引入新的手性中心 4、保护后的化合物要能承受得起以后进行的反应和后处理 过程
5、保护基团在高度专一的条件下能选择性、高效率地 被除去
6、去保护过程的副产物和产物能容易被分离
可编辑ppt
3
一、酯类保护基
第一节 羟基的保护
酯类保护基的生成
酸酐/酰氯 溶剂：Py-CH2Cl2
HO
OH OH
PivCl (1eq) Py-CH2Cl2
0-25 0C
90 %
Cat： DMAP
OH HO
OO
Nicolaou， K. C.; Webber, S. E. Synthesis 1986, 717.
可编辑ppt
4
酯类保护基的除去
一般情况下，酯类保护基在碱性条件下除去，但各种酰基 的水解能力不同：
t-BuCO < PhCO < MeCO < ClCH2CO…. 常用的碱：K2CO3， NH3， KCN，肼、胍、Et3N或 i-Pr2NEt
位阻较大的酯需要较强的碱性体系：KOH/MeOH
可编辑ppt
Cleavage 1、KHCO3, H2O, MeOH, 20°C, 3 days 2、 Dil. NH3, pH 11.2, 20°C , 62% yield.
I. W. Hughes, F. Smith, and M. Webb, J. Chem. Soc., 3437 (1949).
可编辑ppt
2、KCN, 95% EtOH, 20 0 C to reflux, 12 h, 93% yield.
有机合成中的常用保护基
三甲基硅氧醚（TMS-OR）
形成保护
TMS-Cl、TMS-OTf、HMDS[(Me3Si)2NH]
胺催化：吡啶、三乙胺、二异丙基乙基胺、咪唑、DBU
常用溶剂：THF、DCM、MeCN、DMF、Py 遇水不稳定，暂时性保护基
脱除保护
水、饱和NaHCO3溶液、 K2CO3的甲醇溶液 HOAc、酸性树脂 FeCl3 、BF3.Et 2O
取代甲基酯 乙酯、乙基酯 烯丙基酯 硅烷酯类 酰胺 。。。
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六、氨基的保护
含孤对电子
易取代反应和氧化反应 氨基甲酸酯（肽、蛋白质的合成）
酰胺（生物碱、核苷酸的合成）
磺酰胺 N-烷基 亚胺
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1.酰胺类保护法
常用酰化试剂：酰氯、酸酐 稳定性好，较强的酸、碱溶液和加热水解 稳定性顺序：PhCONHR>CH3CONHR>HCONHR; CH3CONHR>ClCH2CONHR>Cl2CHCONHR>Cl3CCONHR>F3CCONHR
有机合成中的常用保护基
硅烷类
常用的保护基团
TMS、TES、TBDMS、TBDPS，DIPS、DPS、TIPDS 保护羟基、羧基、氨基（不常用）
F-脱保护
缩醛类
保护羟基、羰基
酯类
保护羟基、羧基的常用方法
酰胺类
保护氨基
酸脱除保护
质子酸、Lewis酸
常用的脱保护基方法
碱脱除保护
酯类水解
氢化脱除保护
有取代基的环状缩醛水解速率小于没有取代基的相应的环状缩醛。
非环状缩醛比环状缩醛容易水解
66
0.003M HCl的二氧六环-水溶液中(7:3)，30oC下的相对水解速率：
常见有机合成中的保护基与去保护方法
常见有机合成中的保护基与去保护方法【常见有机合成中的保护基与去保护方法】有机合成化学是一个极具挑战性和创造性的科学领域。
在有机合成中，保护基（也称作保护基团）是一种化学基团，通常用于保护某些反应中的特定官能团，以防止其发生不必要的化学反应。
而去保护方法则是指在有机合成反应中，将保护基去除的方法。
本文将介绍一些常见的保护基以及它们的去保护方法。
一、醇保护基1.脂肪醇保护基：脂肪醇是有机合成中常用的保护基。
常见的脂肪醇保护基有烷基、苄基、戊二烯基等。
去保护方法可以是加热反应物或者在酸性条件下加入还原剂。
2.酯保护基：酯保护基通常用于保护羟基。
去保护方法可通过加入酸性条件或加热反应物来去除。
二、羧酸保护基1.酯保护基：酯保护基用于保护羧酸官能团，常用的酯保护基有甲基、乙基、苄基等。
去保护方法可通过加入碱性条件或加热反应物来去除。
2.酰氯保护基：酰氯保护基也是常见的羧酸保护基。
去保护方法可以是加入水或碱来水解酰氯基团。
三、氮保护基1.苄基保护基：苄基保护基通常用于保护胺官能团。
去保护方法通常是加入酸性条件或氧化剂，使其发生脱保护反应。
2.甲基保护基：甲基保护基也是常见的氮保护基。
去保护方法可以是加入酸性条件或还原剂。
四、硫保护基1.烷基硫基保护基：烷基硫基保护基通常用于保护硫氧化物。
去保护方法可以通过加入酸性条件或氧化剂。
2.苄基硫基保护基：苄基硫基保护基也是常见的硫保护基。
去保护方法通常是加入酸性条件或还原剂。
五、氧保护基1.苄基保护基：苄基保护基常用于保护醛官能团。
去保护方法可以通过加入酸性条件或还原剂。
2.乙酸保护基：乙酸保护基也是常见的氧保护基。
去保护方法可以通过加入碱性条件或加热反应物。
在有机合成中，保护基和去保护方法的选择是非常关键的。
不同的有机合成反应需要使用不同的保护基，而去保护方法则取决于保护基的性质和条件。
在合成中选择合适的保护基和去保护方法，对反应物的稳定性、产率和纯度有着重要的影响。
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1,2或1,3-二醇的保护：
O,O-Acetals(缩醛和缩酮）
Reagents: Acetone; benzaldehyde,cyclo-ketone Cleavage: Acid; Lewis acid
醛酮的保护：
O,O-acetals: 1,3-dioxalane (5-number ring) and 1,3-dioxane (6-number ring) Catalyst: p-TsOH, CSA, PPTs
TBSO
HF (2 eq) MeCN, 50 C
OTBS OTBS
o
TBAF (1 eq) THF, 0 C
OH
o
92%
83% Collington, E. W.; Finch, H. Smith, I. J. Tetrahedron Lett., 1985, 26, 681.
O O O O O OTBS N O O O H
100% Kerwin, S. M.; Paul, A. G.; Heathcock, C. H. J. Org. Chem., 1987, 52, 1686
TES ether： TESCl/Imid. DMAP; TESOTf / Py. or 2,6-dimethylpyridine(2,6-lutidine)
OR AcO O RO O O O OR Ph O O O O H2NHN S SH HO AcO
OH O O O O O OH Ph O O O
Dioxane, i-Pr2NEt
AcO
AcO
R = ClCH2CO
40%
Smith, A.B.; Hale, K. J.; Vaccaro, H. A.; Rivero, R. A. J. Am. Chem. Soc, 1991, 113, 2112.
TBDPS ether： TBDPSCl / imidazole / DMF, catalyst: DMAP, solvent: CH2Cl2
BnO OH
BnO
TBDPSCl(1.2eq)
OH OH
OTBDPS
imidazole(1.2eq) DMF, rt,
OH OH
80% Nicolaou, K. C.; Pavia, M. R.; Seitz, S. P. J. Am. Chem. Soc., 1981, 103, 1224.
Protecting Groups in Organic Synthesis
选择保护基的原则：
(1) 保护基的供应来源，包括经济程度。 (2) 保护基团必须能容易进行保护，且保护效率高。 (3) 保护基的引入对化合物的结构论证不致增加过量的复杂性， 如保护中忌讳产生新的手性中心。 (4) 保护以后的化合物必须承受的起以后进行的反应和后处理过 程。 (5) 保护基以后的化合物对分离、纯化、各种层析技术要稳定。 (6) 保护基团在高度专一的条件下能选择性、高效率地被除去。 (7) 去保护过程的副产物和产物能容易被分离。 呼之即来，挥之即去。 切莫请神容易，送神难。
烷基醚类：
Me (甲基醚) reagent: MeI; (MeO)2SO2; MeOTf cleavage: TMSI/CH3Cl(CH2Cl2 or MeCN) or BBr3 / CH2Cl2 Bn (苄基醚) reagent: PhCH2Br or PhCH2Cl cleavage: H2 / 10% Pd/C, Raney-Ni, Rh-Al2O3; Li(Na)/NH3 PMB (对甲氧基苄基醚); DMB or DMPB (3,4-二甲氧基苄基醚) reagent: PMBCl; p-MeOC6H4CH2O-C(=NH)CCl3 cleavage: DDQ, CAN Tr (三苯甲基醚) reagent: TrCl/Py/DMAP; TrOTf/2,6-lutidine claevage: HCO2H-H2O; HCO2H-t-BuOH; HCl/MeCN; Na/NH3 tert-butyl (叔丁基醚) reagent: isobutene/CH2Cl2; t-BuO-C(=NH)CCl3 cleavage: HCO2H; CF3CO2H; HBr-HOAc, FeCl3; TiCl4; TMSI allyl (烯丙基醚) reagent: Allyl bromide cleavage: t-BuOK/DMSO/NaOH
TBDMS ether： TBDMSCl / imid. / DMF; TBDMSOTf / 2,6-lutidine
OH OBz OBMP O O
TBDMSOTf 2,6-di-tert-buylpyridine CH2Cl2, rt, 24 h
OTBS OBz OBMP O O
Hikota, M.; Tone, H., Horita, K.; Yonemitsu, O. J. Org. Chem., 1990, 55, 7.
OTBDMS TBDMSO O O OTBDMS
DIBAL(2.5eq) CH2Cl2, -78 oC
TBDMSO
OH
95% Nicolaou, K. C.; Webber, S. E. Synthesis, 1986, 453
ClCH2CO的去除可以用硫脲，氨/甲醇，苯，吡啶水溶液， NH2CH2CH2SH, NH2CH2CH2NH2, PhNHCH2CH2NH2 等除去。
酸水解相对稳定性: TMS(1) < TES(64) < TBDMS(20,000) < TIPS(700,000) < TBDPS (5,000,000) 碱水解相对稳定性: TMS(1) < TES(50) < TBDMS = TBDPS (20,000) < TIPS(100,000) 硅醚保护基的除去： （F-Si 142 kcal/mol; O-Si 112 kcal/mol） 通常用 HF / CH3CN; TBAF / THF; HF.Py / CH3CN
羟基的保护基
1). 酯类保护基 t-BuCO (Pivalyl新戊酰基; Piv); PhCO; MeCO; ClCH2CO et al.
OH HO OH
OH
PivCl (1eq) Py-CH2Cl2 0-25 C
o
HO
O
O
90%
Nicolaou, K. C.; Webber, S. E. Synthesis, 1986, 453
TBSO
O O H
HF-CH3CN -25 C
O O
o
OPiv OH
85% Danishefsky, S. J.; Armistead, D. M.; Wincott, F. E.; Selnick, H. G; Hungate, R. J. Am. Chem. Soc., 1989, 111, 2967.
O O O O O OBn
Cl
OBn
OBn HO
OBn
OBn
AcO
OBn
OBn
NH2NH2 (15eq) HOAc-HOMe rt, 12 h
AcO O
O
OBn
OBn
AcHN
AcHN
O OBn
74% Cook, A. F.; Maichuk, D. T. J. Org. Chem., 1970, 35, 1940.
O O
H O
OH
O
OTES O
TESOTf (1.1eq)
H
Py, MeCN, -50 C, 10 min. 79%
o
H
Heathcook, C. H.; Young, S. D.; Hagen, J. P.; Pilli, R.; Badertscher, U. J. Org. Chem., 1985, 50, 2095
TMS ether： TMSCl or TMSOTf in pyridine, NEt3, i-Pr2NEt, imidazole, DBU
O
OH
CO2Me COOBu-t
O OTMS CO2Me
Me3SiCl-Im 100 C, 90 min.
o
O O O
H OTBS
COOBu-t O O O H OTBS
Cleavage
TBDMSO
O
O
N3
O
CO2Me O OTBDMS
TBAF THF, rt
HO
O
O
N3
O
CO2Me O OTBDMS
90% Nakata, T.; Fukui, M.; Oishi, T. Tetrahedron Lett., 1988, 29, 2219.
Cleavage
HO
TBSO
Cleavage
OTBDPS
OH
OTBS OH
HOAc-THF-H2O 3:1:1
Байду номын сангаасOTBDPS
OH
OH OH
OMe
OMe
87% Marshell, J. A.; Sedrani, R. J. Org. Chem., 1991, 56, 5496.
Cleavage
TBSO
O O H OPiv OTBS O O
cleavage
OTIPS O H O
HF / MeCN
OTIPS O O O H O O OH N O O O OH H O H O
OH
FK-506, 73% Nakatsuka, M.; Ragan, J. A.; Sammakia, T.; Smith, D. B.; Uehling, D. E.; Schreiber, S. L. J. Am. Chem. Soc., 1990, 112, 5583.