羟基保护
O (1) CrO3 , AcOH MeO (2) Me3SiI HO
2. 形成苄醚 ROCH2Ph
制备时,使醇在强碱下与苄溴反应。苄基醚在碱性条件 下通常是稳定的,即使对氧化剂(如过碘酸,四乙酸铅), LiAlH4,弱酸也是稳定的。苄醚的去保护采用氢解法,包括 钯-碳催化氢化法和锂金属还原法。氢解去苄基时,其他的 醚键可以保留。
O O OH HO Cl 3CCH 2OOCCl (Py/CHCl3) HO OCOOCH2CCl3
RCOCl/Py Zn/AcOH,20℃
RCOO RCOO OH
三
1,2-和1,3-二醇的保护
在多羟基化合物中,同时保护两个羟基往往很方便。 保护基即可以是缩醛,缩酮,也可以是碳酸酯。
1. 缩醛或缩酮
乙酰化反应通常使用乙酸酐在吡啶溶液中进行,也可 用乙酸酐在无水乙酸钠中进行。脱去乙酸酯保护基采 用氨解反应或甲醇分解反应。
ROH (CH3CO)2O , 吡啶 K2CO3溶液 , MeOH O ROCCH3
对于多羟基化合物的选择性酰化只有在一个或几个 羟基比其他羟基的空间位阻小时才有可能。用乙酰酐/ 吡啶与室温下反应,可选择性地酰化多羟基化合物中的 伯羟基、仲羟基,而不能酰化叔羟基。
PhCH2OCH2 O OCH3
COCl2
Pyridine
PhCH 2OCH2 O OCH3
(1) HBr (2) (PhCH2O)2PO 2N(C2H 5)4
OH OH
O O
O
PhCH2OCH2
HOCH2 O
H2, Pd
O OP(O(O)CH2Ph)2 O O O
HOCH2 O
LiOH H2O
OP(O(O)CH2Ph)2 O O O
7. 形成四氢吡喃醚 ROTHP
制备时使用二氢吡喃与醇类在酸催化下进行加成作用 ,生成四氢吡喃醚衍生物。去保护时在酸性水溶液中进行 水解。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。
O TsOH , 吡 啶 RO O
ROH
HOAc,H2O
CH CCH2OH
H+ (90%)
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化条件。
PhCOCl , 吡啶 ROH KOH溶液 , MeOH O ROCPh
利用苯甲酸酯在核苷中不同位置稳定性差别,可以选择 性裂解2’-苯甲酰基。
O
PhCOO PhCOO OCOPh B
O
NH2NH2/AcOH-Py
Me O-Bu-t H H H MeO MeO CF3CO2H H H H Me OH
4. 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,以4-二 甲胺基吡啶(DMAP)为催化剂。三苯甲基是个巨大的基 团,脱去时用加氢反应,或锂金属处理。三苯甲基醚最大 的优点是在多羟基化合物中有选择性的保护伯醇羟基。
ROH ClCH2OCH3,i Pr2NEt TiCL4 or CF3CO2H ROCH2OCH3
6. 形成三甲基硅醚 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,可用氟离子F-脱去(Si-F的键结 力甚强,大于Si-O的键能)。
ROH Me3SiCl,Et3N HF,or n Bu4N+F ROSiMe3
HOH2C O Base H H + MeO H H O
C OCH2 H
O Base H H
H OH OH
80%乙酸 或吡啶-乙酸
HOH2C MeO C OH + H H
O
Base H
H OH OH
5. 形成甲氧基甲醚 ROCH2OCH3
制备时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,但可用强酸或Lewis酸在激烈条件下脱去。
OH
Ac2O/AcONa/AcOH
OAc
OH
OH
60℃,2h
OH OH
OH
95%
NH3/CH3OH 或 K2CO3/CH3OH
OH
OH
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。但此反应产率极高,操作 也很简单,常用来帮助确定醇类的结构。
2. 形成苯甲酸酯类 ROCOPh
PhCH2Br
O
Me Me
OH
KH
(1) B2H6
O
Me Me H2 , Pd-C
OCH2Ph
(2) KOH , H2O2 (3) KH , MeI
OMe
OMe
O
Me Me
OCH2Ph
O
Me Me
OH
3. 形成叔丁基醚类ROC(CH3)3
醇与异丁烯在Lewis酸催化下转化成叔丁基醚。叔丁基 醚对酸的稳定性比甲醚,苄醚差,但在非强酸性条件下仍 具有一定稳定性。叔丁基为一大取代基,脱去时需用酸处 理,如无水三氟乙酸,三甲基碘硅烷,氢溴酸/乙酸。 叔丁基醚保护多环化合物,由于叔丁基醚比烷基芳基 醚易被酸解,可选择性除去叔丁基。
羟基的保护
许多具有生物活性的化合物,如核苷,糖类,甾体的分子 内以及某些氨基酸的侧链上都含有羟基。对这些分子进行 氧化,酰化,卤化等反应时,往往需对羟基进行保护。
一 醚类保护基
1. 形成甲醚类 ROCH3
羟基的甲基化得到相应的甲醚,甲基化试剂有: Me2SO4/NaOH/ 相 转 移 催 化 剂 ; MeI/NaOH ; 重 氮 甲 烷 CH2N2,是个有效的甲基化试剂,反应几乎可定量转化。 脱去甲基保护基,通常使用Lewis酸,如BBr3及Me3SiI。
在这种反应中,一般使用的羰基化合物是丙酮或苯甲 醛,丙酮在酸催化下与顺式1,2-二醇反应,苯甲醛往往在氯 化锌存在下与1,3-二醇反应。 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。 反应 后二醇可用稀酸处理再生,苄叉基可用氢解方 法除去。
OP(O(O)CH2Ph)2 HO OH
O
O
OCH2C CH C2H5MgBr THF OCH2C CMgBr
HOCH2C CCO2H (ii) H+,H2O (64%)
(i) CO2
O
8. 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,一般是用F-离子脱去。
PhCOO PhCOO
B
OH
3. 碳酸酯类
氯甲酸乙酯在吡啶存在下,不论另加溶剂与否,均能与醇 作用生成碳酸酯。乙氧羰基对碱较相应的乙酸酯稳定,但 它们对碱性水解仍是很敏感的。乙氧羰基保护基之所以有 用,在于碳酸酯在酸性介质中比较稳定。
例如,醇与氯甲酸2,2,2-三氯乙基酯在无水吡啶中,形成 相应的2,2,3-三氯乙基碳酸酯,它在较强的酸性介质中稳 定。保护基可以用锌粉或Zn-Cu偶即可还原除去。
a OH OH
O OH O
b
H O OTHP c n C6H13 OH OTHP d OH OH (d)MeOH,H+
n C6H13
(a)H+,
O
(b) PCC,NaOAc
(c)i.n C6H13MgBr ii.H3+O
2. 碳酸酯
吡啶存在下光气与顺式1,2-二醇反应,得到在中性 和温和酸性条件下稳定的碳酸酯,在这种条件下氧 化,还原能保护1,2-二醇。用碱性试剂处理二醇可 从碳酸环酯再生。
(t-Bu)Me2SiCl , 咪唑 ROH n-Bu4N+FROSi
二
酯类保护基
羟基的另一种保护方法是酯化,但由于酯化引入羰 基,易于发生羰基上的亲核,水解及还原反应,涉及此 反应时不宜用酯化法。合成中主要用作保护基的酯是乙 酸酯,苯甲酸酯,碳酸酯等,常用醇与酸酐或酰氯在碱 存在下酰化制得。
1. 形成乙酸酯类ROCOCH3