有机化学-保护基团课件
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-保护基团
MeO MeOOC HO COOMe OH
OMe MeOOC COOMe O O
TsOH
LiAlH4
HOH2C O O
CH2OH
OCH3 OH TsOH O O
OH
糖类，甘油
H2C OH HC OH H2C OH
CH3COCH3 HCl
H2C O HC O H2C OH
脱保护： 稀酸水溶液，rt; 或加热。
O (CH3CO)2O, Py
O
HO
AcO
O (CH3CO)2O, Py HO AcO
O
苯甲酸酯类似乙酸酯可用于羟基的保护。适用于有机 金属试剂(如有机铜)、催化氢化、硼氢化物还原、路 易斯酸、氧化反应等时的羟基保护。就水解而言，苯 甲酸酯作为保护基比乙酸酯稳定。苯甲酸酯的裂解去 保护同样一般采用碱性水解或醇解，有时也可以用锂 铝氢还原法去保护。
苯甲酸酯的裂解去保护同样一般采用碱性水解或醇解有时也可以用锂铝氢还原法去保护27三形成缩酮上述的甲醚苄醚叔丁基醚等简单醚保护基在上保护基或去保护时常常需要酸性条件这对于一些含有对酸敏感的基团的化合物显然是不合适的
第七章 保护基团 (protective groups)
参考文献： T. W. Greene, Protective groups in organic synthesis, third edition
ROCH2Ph
优先保护伯醇
Br
BnBr, NaH, DMF -70-40oC
Br
H OH
OH
97%
H OH
OCH2Ph
4.形成硅醚 硅醚保护：Me3Si（TMS）， Et3Si（TES）， tBuMe2Si(TBDMS), t-BuPh2Si(TBDPS), i-Pr3Si(TIPS).
chapter10 保护基团在有机合成中的应用
3.
4 转化为缩氨脲、肟和腙
(1)缩氨脲
CH2OAc C O OH SCZ/HCl,Py,MeOH H2O,回流 CONH2 AcOH2C NH Cl C N O OH
Cl O
举例 1：
Me C O MeO2C HSCH2CH2SH BF3室温 MeO2C
Me S C S
1.LiAlH4 2.CrO3/吡啶 OHC
Me S C S
Me HgCl2/CdCO3 丙酮 OHC C O
举例 2：
O O H H AcO H H
1. HS 2. LiAlH4 3.RaneyNi OH
1. 缩醛及缩酮化
H
HO OH [TosOH]
H O O COOH O H O
O
H H O HO H
1. 3
ClPhO3H
2. H3O
特点：
1、对碱、氧化剂（碱性）、还原剂（Na+液、
Na+ROH）金属氢化物(LiAlH4、NaBH4)、催化氢
化、Grignard试剂、亲核试剂等稳定，酸性条件
脱去保护基：乙酸/Zn或乙酸/Zn-Cu, 室温 举例：
O
O O OH 1. Cl3C
O Cl 2. HCl/H2O/MeOH
HO 1.R HO OTceoc
O C Cl
RCOO
2.Zn/AcOH
RCOO
OH
成醚
甲醚、苄基醚、三苯甲基醚、叔丁基醚、甲氧基甲醚、甲硫基甲醚、 苄氧基甲醚、四氢吡喃醚THP 三甲基硅醚、三乙基硅醚、叔丁基二甲硅醚等
(2)烯胺衍生物
O 四氢吡咯/MeOH O 回流 N 87%
O
OH LiC CH /DMF 1. 2.EtOH/H2O回流 O C CH
有机化学氨基的保护
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目录
• 氨基保护的基本概念 • 氨基保护的反应机制 • 氨基保护的应用 • 氨基保护的挑战与展望
01
氨基保护的基本概念
氨基保护的重要性
01
氨基是有机化学中常见的官能团 ，具有多种反应活性，在合成过 程中容易发生反应，导致目标产 物的损失。
02
氨基的保护可以有效地控制其反 应活性，使合成过程更加可控， 提高目标产物的收率和纯度。
总结词
缩合反应是一种通过形成共价键将两个或多个化合物结合在一起的反应过程，也 是氨基保护的一种常用方法。
详细描述
在缩合反应中，氨基可以与其他活性基团如醛、酮、羧酸等发生缩合反应，生成 稳定的化合物。这种反应机制可以有效地保护氨基不受其他反应基团的干扰，同 时还可以生成具有生物活性的化合物。
烷基化反应机制
药物合成中的氨基保护可以防止 反应过程中氨基的干扰，提高反
应的选择性和产物的纯度。
保护氨基可以稳定药物分子中的 其他基团，提高药物的稳定性和
药效。
氨基保护还可以用于药物的释放 和脱保护，控制药物的释放时间
和方式。
在天然产物合成中的应用
在天然产物合成中，氨基保护可以用于控制反应的进程和选择性，提高产物的纯度 和收率。
氨基保护还可以用于材料表面 的修饰和改性，提高材料的生 物相容性和功能性。
04
氨基保护的挑战与展望
氨基保护面临的主要挑战
01
02
03
稳定性问题
氨基是活泼的基团，容易 发生反应，这使得在有机 合成中保持其稳定性成为 一个挑战。
选择性难题
在多组分反应体系中，氨 基的保护往往需要高度的 选择性，以避免副反应的 发生。
有机化学官能团的保护.
5．羧基的保护
COOH KOH CH2Cl COOK
COOCH2
H2,Pt
COOH
苯甲酯可由羧酸与苯甲基卤在碱性条件 下反应而得．它除了可在强酸性或碱性条 件下水解，还可以被氢解．
感谢各位老师与同学
Байду номын сангаас
2.1 转变成醚
• 叔丁醚
将醇的二氯甲烷溶液或悬浮液在 硫酸复 合物存在下，在室温与过量的异丁烯作用， 可得到叔丁醚。
优点：对碱及催化氢化是稳定的。
缺点：对酸敏感，其稳定性低于甲醚。由 于脱保护基所用的酸性条件剧烈，当分子 中存在对酸敏感的基团时不适用
2.1
• 三甲硅醚
转变成醚
三甲硅醚广泛用于保护糖类、甾类及其他醇 羟基。通常引入三甲基硅基保护基所用的试 剂有三甲基氯化硅和碱；六甲基二硅氨烷。 在含水醇溶液中加热回流即可除去保护基。 优点：醇的三甲硅醚对催化氢化、氧化还 原反应是稳定的，该保护基可在非常温和 的条件下引入和去除。 缺点：对酸和碱敏感，只能在中性条件下 使用。
官能团的保护
蔡婷婷 张香香 马雅洁 尹莉 李佳家
选择保护基时应符合以下要求
• 1.易于被保护基团反应，且除被保护 基团外不影响其他基团。 • 2.保护基团必须经受得起在保护阶段 的各种反应条件。 • 3.保护基团易于除去。
化学合成中常用的保护基
• 羧 基 的 保 护 • 羰 基 的 保 护 • 氨 基 的 保 护 • 羟 基 的 保 护 • 碳 氢 键 的 保 护
2.2
转变成缩醛或缩酮
• 2,3-二氢-4H-吡喃在酸的催化作用下， 与醇类起加成反应，生成四氢吡喃醚衍 生物。这是最常用的醇羟基的保护方法 之一。此保护基广泛用于炔醇、甾类及 核苷酸的合成中。
有机合成化学3-基团的保护与基团的反应性转换
CH OH
2
CH3 (CH2 )14 COOH ① CH OH )) COOH CH (CH CH (CH COOH 2 ① 3(CH 2 14 CH OH ① ① 2 14 3 2)14COOH CH OH CH OH CH2 OCO(CH2 )14 CH3 CH (CH ) COOH 2 2 CH COCH /H ① 3 2 14 2 CH OH CH CH CH (CH ) COOH 3 3 2 CH OCO(CH ) CH CH OCO(CH CH COCH 2OCO(CH 2)14 3 32)14CH ①干燥 3HCl 2 14 CH2OHCH3 CH COCH /H 2 2 14 CH OCO(CH ) CH 3 3/H CH /H 2 CH-O 3CH 3 CH COCH /H 2 2 14 3 3COCH 3 HCl CH OCO(CH ) CH 3COCH3/H CH-O CH 干燥 HCl CH-O 2 2 14 3 干燥 HCl CH-OH CH 3 干燥 HCl 3 3 CH CH-O CH 3 CH-O CH-OH 3 干燥 HCl 3 CH3 ② H O CH-OH CH-O CH-OH CH-OH CH O CH CH CH-OH 2 3 ② H 2 CH O O CH OH 2 3 2 CHCH O CH 2 H O CH O CH ② H O ② 2 CH 2 3CH CH 2 2O CH 3 H 2O 2O 2OH H2 CH CH 2O 3 3② ② 2 2OH CH2OH CH 2OH Ph Ph O Ph O Ph CH2 OH CH3 (CH2 )14 COCl,Py Py CH Ph ①CH OH Ph O (CH ) COCl, PhCHO/H O 2 ① 3 2 14 CH OH O CH (CH )14 COCl,Py Py CH PhCHO/H OH 2OH CH COCl, O OH ① 3(CH 2 H OH ①① 2 CH CH ) COCl, Py 3(CH 2) 14 PhCHO/H 2 CH22 OH CHOCO(CH )14 CH3 3 2 14 H PhCHO/H CH (CH ) COCl, Py PhCHO/H ① 3 2 14 O H /Pd CHOCO(CH CH H OH PhCHO/H H H 2)14 3 ② H22 OH O /Pd CHOCO(CH ) CH OH ② 2 14 3 CHOCO(CH ) CH O H /Pd CHOCO(CH ) CH HO OH 2 14 2 2 14 33 ) C ② O H /Pd CH OH H /Pd H 2 CHOCO(CH 2 ② 2 ② CH OH 2 14 2 OH O HH CH ② H2/Pd 2OH CH OH CH HH 2
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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ROCH2Ph
优先保护伯醇
Br BnBr, NaH, DMF
H OH
-70-40oC OH 97%
Br
H OH
OCH2Ph
4.形成硅醚 硅醚保护：Me3Si（TMS）， Et3Si（TES）， tBuMe2Si(TBDMS), t-BuPh2Si(TBDPS), iPr3Si(TIPS).
(4) 叔丁基二甲基硅醚 (R—O---Si(Me3)：一Bu，R—O—TBDMS)是较稳定硅 醚。在pH=4—12范围稳定。叔丁基二甲基硅醚能适合 于亲核反应、有机金属试剂，氢化还原、氢化物还原 和氧化反应等条件下的羟基保护。叔丁基二甲基醚由 叔丁基二甲基氯硅烷(：—Bu(Me2)SiCl)或三氟甲磺 酸叔丁基二甲基酯(t—Bu(Me2)SiOSO2CF3)制得。由于 叔丁基二甲基硅的位阻，硅烷化反应选择在伯羟基。 脱保护如同三异丙基硅醚所用的方法，如：氟化氢水 溶液、氟化四丁铵。也可以用硫酸铜/丙酮与催化量 对甲苯磺酸，丙酮的存在可使二醇转化成缩酮。
ROH + Me3SiCl
Et3N, THF
ROSiMe3
（2）三乙基硅醚 稳定性增加，遇水稳定性提高。
ROH + Et3SiCl
Py, THF
ROSiEt3
HAc-H2O, THF
(3) 三异丙基硅醚
(R—O—Si(i—Pr3)，R—O—TIPS)是由三异丙基氯硅烷硅烷化 羟基制得，催化剂是咪唑或二甲氨吡啶。其稳定性比三甲基 硅醚高得多，可用于亲核反应、有机金属试剂、氢化还原、 氢化物还原和氧化反应等。脱保护常用氟试剂，如：氟化氢 水溶液、氟化四丁铵。由于三异丙基硅的基团位阻较大，可 用于选择性保护羟基。
第七章 保护基团 (protective groups)
参考文献： T. W. Greene, Protective groups in organic synthesis, third edition
O O
H+
OO
H
CO2Et
H
CO2Et OH OH
LiAlH4
CO2Et
OH CO2Et
O CH2OH
（二）、形成酯 酯化引入羰基，易于发生羰基上的亲核反应、水解以 及还原反应等，涉及此类反应时不宜用酯化法保护羟 基。合成：中主要用作保护基的酯是乙酸酯、苯甲酸 酯、2，4，6—三甲基苯甲酸酯等。
保护： 酯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，也可以用氨的醇溶液氨 解(如甲醇氨溶液)。酯在碱性条件下稳定性差，相对 在酸性较稳定，这正好弥补了醇类的醚保护基衍生物 需要酸性才能裂解去保护的不足。
含活泼氢的基团可以用硅烷化保护，反应活性次序： ROH>ArOH>COOH>NH>CONH>SH.
（1）三甲基硅醚 ROSi(CH3)3 在酸中不稳定 极不稳定，遇水分解，应保持无水环境。可以与亲核 试剂反应，如格氏试剂，氢化反应，氢化物还原都会 影响，因此它属于暂时羟基保护，水处理后即分解。 常用酸或碱的水溶液水解。
O O
(CH3CO)2O, Py
HO
AcO
O
O
(CH3CO)2O, Py
HO
AcO
苯甲酸酯类似乙酸酯可用于羟基的保护。适用于有机 金属试剂(如有机铜)、催化氢化、硼氢化物还原、路 易斯酸、氧化反应等时的羟基保护。就水解而言，苯 甲酸酯作为保护基比乙酸酯稳定。苯甲酸酯的裂解去 保护同样一般采用碱性水解或醇解，有时也可以用锂 铝氢还原法去保护。
II．去保护 Lewis酸 Me3SiI/CHCl3， BBr3， CH2Cl2。 浓HI
R O CH3 (CH3)3Si I
CH3I + ROSi(CH3)3 H2O ROH + (CH3)3SiOH
2．形成叔丁基醚类 ROC(CH3)3
ROH+
BF3.(C2H5)2O RO
2M HCl, CH3OH
水解活性次序： 1o>2o; 脂肪族>芳香族
对酸的稳定性次序： TMS (1) < TES (64) < TBS (20,000) < TIPS (700,000) < TBDPS (5,000,000)
对碱的稳定性次序： TMS (1) < TES (10-100) < TBS ~ TBDPS (20,000) < TIPS (100,000)
SS OH
OO H OH
CH2N2, Et2O, Silica gel
83%
H3CO OCH3
SS OO
H
（4）MeI, Ag2O
O
OH
O O
O O
t-BuOK, MeI, THF
100%
O
OCH3
O O
O O
O
HO COOMe
Ba(OH)2, Me2SO4, rt, 18h
88%
H3CO
O COOMe
OH
异丁烯
O-t-Bu
O
BF3.Et2O, H3PO4 O
去保护： 无水CF3COOH， 0-20oC. 2M HCl, CH2OH HBr, AcOH, 20oC 30分钟
3．苄醚 ROCH2Ph, Bn-OR BnCl, KOH(粉末)，130－140o, 苄氯或苄溴与醇形成苄醚。
ROH
NaH, PhCH2Br
响分子其余部分。 7．去保护后的主产物要易于分离。 8．有时还可以将保护基转换为其他官能团。
二、羟基的保护
（一）形成醚
1.甲基醚
NaH, (CH3)2SO4 ROH
ROCH3
(CH3)3SiI, CHCl3
I. 保护 （1）Me2SO4 MeOH Bu4N+I有机溶剂, 产率60—90% （2）MeI, Me2SO4 NaH, KI，THF,引入甲醚 无很大位阻影响 （3）CH2N2 （重氮甲烷） 硅胶 /HBF4
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。
ROH (CH3CO)2O
ROOCCH3
去保护：用酸或碱催化水解裂解成醇和酸。 核苷的合成中利用乙酰化保护羟基。如胸苷的制备是 利用乙酸酯保护核糖的羟基，缩合反应在路易斯酸催 化下进行，然后用甲醇钠／甲醇或氨／甲醇脱去乙酰 基。皂化反应
NaBH4
OO CO2Et
selectivity 是手段不是目的
一、概述：理想保护基团的标准
1．保护基的来源，经济性 2．容易引入，保护效率高 3．保护基的引入对化合物的结构不应增加过量的复
杂性，如新手性中心等。 4．保护后的化合物在后面的反应中要求稳定 5．保护后的化合物对分离、纯化和层析要稳定 6．能在高度专一的条件下选择性、高效脱除、不影