有机合成中的常用保护基
有机合成课件保护基团
要点二
详细描述
在有机合成中，酮是一种常见的反应物和产物，但它的羰 基容易受到氧化和还原等反应的影响。为了保护酮的羰基 ，可以使用各种保护基团，如甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧 羰基等。这些保护基团可以与酮形成稳定的化学键，从而 避免酮参与不必要的反应。
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详细描述
在有机合成中，羧酸是一种常见的反应物和产物，但它的羧基容易受到脱羧和氧化等反应的影响。为了保护羧酸 ，可以使用各种保护基团，如甲酯、乙酯、丙酯等。这些保护基团可以与羧酸形成稳定的化学键，从而避免羧酸 参与不必要的反应。
醛基保护基团的应用实例
总结词
醛基保护基团能够保护醛免受氧化和还原等反应的影响。
保护。
硅氧基
如三甲基硅氧基，常用 于醇的保护，易于脱去
。
磷酸酯基
如磷酸三乙酯、磷酸三 丁酯等，适用于醇的保
护，并可耐强酸。
氨基保护基团
乙酰基
常用于伯胺的保护。
苯磺酰基
适用于仲胺和叔胺的保护，可 在酸性条件下脱去。
甲磺酰基
适用于仲胺的保护，可在酸性 条件下脱去。
丙酮肟基
适用于伯胺的保护，可在酸性 条件下脱去。
羧基保护基团
甲酯基
常用于羧酸的保护，可在碱性条件下脱去。
苯甲酯基
适用于不活泼羧酸的保护，可在碱性条件下 脱去。
乙酯基
适用于羧酸的保护，可在碱性条件下脱去。
氨基甲酸酯基
适用于羧酸的保护，可在酸性或碱性条件下 脱去。
醛基保护基团
烯丙基
常用于醛的保护。
苯甲酰基
适用于醛的保护，可在酸性条件下脱 去。
乙酰基
亲核加成反应
在形成氮-保护基团时，通常发 生亲核加成反应，即试剂进攻有 机物中的硝基、磺酸酯等基团，
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。
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量对甲苯磺酸，丙酮的存在可使二醇转化成缩酮。
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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
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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
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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.
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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
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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).
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2、KCN, 95% EtOH, 20 0 C to reflux, 12 h, 93% yield.
常见的羟基的保护与脱保护方法
常见的羟基的保护与脱保护方法保护羟基:羟基在许多有机合成反应中往往需要保护，以防止它们在反应条件下发生不需要的副反应。
常见的羟基保护基包括醚、酯、酮、酚、酰胺、醛等。
以下是一些常用的羟基保护方法：1.醚保护：醚保护可以通过将羟基与醇反应得到，生成醚。
醚保护通常使用对应于醇的活化试剂进行，例如甲基化反应中使用碘甲烷或次氯酸盐。
醚保护可以在中性或碱性条件下进行，但不适合在酸性条件下进行。
2.酯保护：酯保护是通过将羟基与酸酐反应得到，生成酯。
常用的酸酐有酸氯和酸酐等。
酯保护通常在碱性条件下进行，并且在加热时通常反应速率更快。
3.酮保护：酮保护是通过将羟基与酮反应得到，生成酮。
酮保护也通常在碱性条件下进行，使用碱金属如钠作为催化剂。
4.酚保护：酚保护是通过将羟基与酸酐反应得到，生成酯。
酚保护与酯保护原理相同，但需要更强的碱性条件。
5.酰胺保护：酰胺保护是通过将羟基与酰胺反应得到，生成酮。
常用的酰胺有二甲基亚砜、二甲基甲酰胺等。
6.醛保护：醛保护是通过将羟基和醛反应得到，生成醇。
这种保护方法通常使用缩醛反应进行，输入多相催化剂。
脱保护羟基：羟基的脱保护常常需要特定的条件和试剂来进行，以下是一些常用的羟基脱保护方法：1.醚脱保护：醚脱保护通常使用酸性条件进行，例如使用浓硫酸或三氟化硼进行醚的酸性水解。
2.酯脱保护：酯脱保护可以通过酸催化的水解得到，常用的酸催化试剂包括浓硫酸，氢氯酸等。
3.酮脱保护：酮脱保护通常使用还原剂进行，最常用的是氢化钠或氢化钠铝合金。
4.酚脱保护：酚脱保护可以使用酸性条件下的水解反应，例如使用浓硫酸进行酚的酸性水解。
5.酰胺脱保护：酰胺脱保护可以通过酸或碱催化进行，例如使用浓碱水解。
6.醛脱保护：醛脱保护可以通过加热和蒸馏等方法进行，例如使用强酸、碱或硼氢化钠等试剂进行醛的脱保护。
总结：羟基的保护与脱保护方法在有机合成反应中扮演重要的角色，能够有效地保护或脱除羟基。
合理选择适当的保护基和脱保护试剂可以帮助实现合成目标化合物的高产率和高选择性。
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
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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。
有机化学基础知识点有机合成中的保护基与活化基
有机化学基础知识点有机合成中的保护基与活化基有机化学基础知识点：有机合成中的保护基与活化基有机化学是研究有机化合物结构、性质和反应的科学，是化学的一个重要分支。
在有机合成中，保护基和活化基是两个基础知识点，它们在有机合成过程中具有重要的作用。
本文将分析和探讨有机化学中的保护基和活化基的概念、种类以及应用。
一、保护基的概念与种类保护基，又称为保护基团，是指在有机合成中，通过引入某个特定的官能团对反应物中的某一个或多个化学中心进行保护，以避免其发生不必要的反应或者受到其他官能团的干扰。
保护基在反应结束后可以方便地被去除。
下面列举了一些常见的保护基及其用途：1. 叔丁酰氧基（t-BuO）：用于保护醇类和酚类化合物的羟基；2. 三甲基硅基（TMS）：用于保护醇类和羧酸类化合物的羟基；3. 苯甲酰氧基（PhCOO）：用于保护醛类化合物的羰基；4. 二甲基亚砜（DMS）：用于保护醚类化合物的氧原子。
除了上述的几个例子，还有许多其他常见的保护基，它们根据不同的官能团和反应物的要求而选择。
二、保护基的应用保护基在有机合成中起到了至关重要的作用，它可以控制反应的选择性、增加合成的效率、防止不必要的副反应等。
下面将针对不同的官能团和反应类型，介绍保护基的具体应用。
1. 保护羟基羟基的保护可以通过引入酯化、醚化或硅烷化等保护基来实现。
这可以有效地避免羟基发生缩合、酸催化的酯化反应以及其他影响反应结果的副反应。
2. 保护羰基常见的保护羰基的方法包括醛类保护和酮类保护，其中醛类保护以醇类保护和酯类保护为主，而酮类保护则多采用醇类保护。
这些方法可以有效地保护羰基，避免其发生亲核取代或发生酰亲核加成反应。
3. 保护胺基胺基的保护主要是通过引入保护基，如保护胺基的烷基、苯基、二甲基亚砜等，以避免胺基发生反应或者接受其他官能团的攻击。
三、活化基的概念与种类活化基是指引入在有机合成中用来增加反应活性的特殊官能团。
它可以通过提供电子、受体位或阴离子等方式改变分子的电子结构，使得反应更容易进行。
有机合成中的保护基团
有机合成中的保护基团在有机化学合成中，保护基团是一种重要的工具，用于保护化合物中的特定官能团或功能基团，以防止其在反应条件下发生不必要的变化或分解。
通过使用适当的保护基团，有机化学家能够实现高选择性和高收率的合成反应，从而有效地构建复杂的有机分子。
本文将介绍一些常见的保护基团及其在合成过程中的应用。
一、醇的保护基团1. 苄基（Bn）- 苄基是最常用的醇保护基团之一，它通过醇和苄溴化物反应制备。
苄基在碱性条件下可以容易地被去除，因此是一个理想的保护基团。
它广泛应用于糖类、多羟基醇和其他含醇化合物的合成中。
2. 丙二酰基（Ac）- 丙二酰基是另一种常用的醇保护基团。
丙二酰基化反应通常在醇和丙酰氯或丙二酸酐的存在下进行。
这个保护基团可以在碱性和酸性条件下容易去除，适用于多数醇类化合物的保护。
二、羧酸的保护基团1. 甲酯基（MeO）- 甲酯基是最常用的羧酸保护基团，在碱性或酸性条件下都可以容易去除。
甲酯化反应通常在酸催化下进行，可以实现选择性地保护羧酸基。
2. 苄基（Bn）- 苄基也可以用作羧酸的保护基团，它通过羧酸和苄溴化物反应制备。
苄基保护基团在碱性条件下容易去除，适用于一些特殊的有机合成反应。
三、胺的保护基团1. 丙酰胺基（AcNH）- 丙酰胺基是最常用的胺保护基团之一。
它通过胺和丙酰氯反应制备，可以在酸性条件下容易去除。
丙酰胺基在多肽合成和其他涉及胺基反应的有机合成中广泛应用。
2. 苄基（Bn）- 苄基也可以用作胺的保护基团，它通常通过胺和苄溴化物反应制备。
苄基在碱性条件下可以容易去除，适用于一些特殊的有机合成反应。
四、醛和酮的保护基团1. 乙二醇基（EG）- 乙二醇基是最常用的醛和酮的保护基团，它通过醛或酮和乙二醇反应制备。
乙二醇基在酸性条件下可以容易去除，适用于多数醛酮化合物的保护。
2. 氧代硅基（Si OR）- 氧代硅基是另一种常用的醛和酮保护基团，通过醛或酮和硅醇反应制备。
氧代硅基在酸性条件下可以容易去除，并可以通过适当的硅硫化剂在碱性条件下去除。
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形成保护
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脱除保护
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苄基醚（BnOR）
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对甲氧苄基醚（PMB-OR）
3,4-二甲氧苄基（DMB）与PMB类似
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三苯甲基醚（Tr-OR）
• 三苯甲基（Tr）、对甲氧基三苯甲基（MMT）、二甲氧基三苯甲基 （DMT）
• 保护糖、核苷、核酸等伯羟基
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1. 硅烷醚类保护法
• 酸性条件下的稳定性： TMS<TES<TBDMS<TIPS<TBDPS 1 64 20000 700000 5000000
• 碱性条件下的稳定性： TMS<TES<TBDMS=TBDPS<TIPS 1 10~100 20000 100000
• 反应活性：ROH>ArOH>COOH>NH>CONH>SH>CH • 不同位置上相同保护基的稳定性: 1o < 2o <3o • Si-O键能：112kcal/mol, Si-F键能：142kcal/mol
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3. 烷氧基甲基醚保护法
• 甲氧基甲基醚（MOM）、2-甲氧基乙氧基甲基醚（MEM）、 苄氧基甲基醚（BOM）、对甲氧基苄氧基甲基醚（PMBOM）
• 以强碱如NaH、有空间位阻的弱碱性胺如iPr2NEt为催化剂
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甲氧基甲基醚（MOM）
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四氢吡喃（THP-OR）
• 酸催化：p-TsOH、CSA、甲基苯磺酸吡啶盐、三甲基碘化 硅、三氟化硼、三氯氧磷等
➢ 碱脱除保护
酯类水解
➢ 氢化脱除保护
苄基保护基，Pd-C
➢ 氧化脱除保护
• DDQ、CAN、I2
➢ 还原脱保护
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保护基的组合使用原则
• 酸、碱和氢解脱除的保护基组合使用 • 硅烷保护基与其它保护基组合使用
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一、羟基的保护
• 最常见，亲核性较高，易氧化 • 在较温和条件下，易发生多种官能团转化 • 研究最多，保护方法最多（150多种）
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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
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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 • DDQ • 位阻越大，水解速度越慢；带吸电子基团，水解加快
有机合成中的常用保护基
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1
参考书目
• 《保护基化学》，武钦佩、李善茂编著，化学工业 出版社，2007
• 《有机合成中的保护基》，原著Greene T. W., Wuts P. G. M.;华东理工出版社，2004
• 《有机合成中的保护基》，格林著;范如霖译， 上 海科学技术文献出版社，1985
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2
的760倍；二氯乙酰酯的水解速度是乙酰酯的16000倍；三 氯乙酰酯的水解速度是乙酰酯的1000000倍。
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碳酸酯类
Boc
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36
Cbz
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37
二、酚羟基的保护
• 酚羟基易氧化 • 酚羟基（pKa = 10）的酸性强于烷基醇（pKa = 15） • 酚醚、酚酯 • 比烷基醚、烷基醇酯易水解
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三乙基硅氧醚（TES-OR）
形成保护
• TES-Cl、TES-OTf
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脱除保护
• 对Swern、Dess-Martin、DDQ氧化，格氏试剂稳定 • 2%HF-MeCN、H2O-HOAc-THF (3:5:11)、10%Pd-C
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叔丁基二甲基硅氧醚（TBDMS-OR）
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磺酸酯
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4. 邻二酚的保护
• 二醚、二酯、环缩醛、环酯
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• 甲基化试剂：MeI、Me2SO4、MeOTf、CH2N2 • 强碱：MeI/KOH、NaOH、NaH， Me2SO4/KOH、NaOH • 对强碱、亲核试剂、有机金属试剂、氧化剂、氢化物还原剂、催化清华
等稳定 • 常用BCl3或BBr3/CH2Cl2，TMSI/CHCl3、CH2Cl2或MeCN脱除 • 也可以BF3/RSH， AlBr3或AlCl3/EtSH等试剂脱除
叔丁基二苯基硅氧醚（TBDPS-OR）
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16
脱除TBDMS的质子酸和碱都可以脱除TBDPS，但反 应时间较长。
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2. 烷基醚保护法
• 甲醚、苄醚、三苯甲基醚、叔丁基醚 • 甲氧基甲醚(MOM)、苄氧基甲醚(BOM) • 甲硫基甲醚(MTM) 来自 四氢呋喃醚(THP).
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甲基醚（MeOR）
1. 酚醚类保护法
• 甲基酚醚
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脱保护：质子酸、Lewis酸
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• 苄基酚醚
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• MOM醚
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2. 硅烷醚保护法
• 保护和去保护的方法与醇相似。 • 酸性条件下，烷氧基硅烷醚先被水解。 • 碱性条件下，酚羟基硅烷醚先被水解。
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3. 酚酯的保护法
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碳酸酯
• 在水解酯的碱性条件下稳定
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4. 酯类保护法
• 羧酸酯：乙酸酯(Ac)、二氯乙酸酯(CAc)、苯甲酸酯(Bz)、 叔丁基甲酸酯(Pv)
• 碳酸酯：叔丁氧基甲酸酯(Boc)、苄氧基甲酸酯(Cbz)、9-芴 甲氧基甲酸酯(Fmoc)
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33
乙酸酯
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氯乙酸酯
• 氯原子具有较高的电负性 • 在碱性条件下比乙酸酯易水解 • 乙酰基保护基团的水解活性：氯乙酰酯的水解速度是乙酰酯
复杂分子的合成策略
• 把目标分子切割为若干合成片断及其连接策略 • 手性中心的选择合成策略 • 官能团保护策略
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3
选择保护基的基本原则
• 保护基容易得到、价格便宜 • 保护和脱保护的反应条件温和，操作方便，不会引
起其他反应，且产物易于分离纯化 • 官能团被保护后具有一定的稳定性，在脱除保护之
前的反应条件下能稳定存在 • 核磁波谱简单，不产生新的手性中心 • 综合考虑官能团被保护后的反应条件，选择适当的
保护基
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4
常用的保护基团
➢ 硅烷类
• 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
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常用的脱保护基方法
➢ 酸脱除保护
质子酸、Lewis酸