有机合成中的常用保护基.ppt

有机合成中的常用保护基有机合成中的常用保护基1.参考书目参考书目保护基化学保护基化学，武钦佩、李善茂编著，化学工业，武钦佩、李善茂编著，化学工业出版社，出版社，2007有机合成中的保护基有机合成中的保护基，原著，原著Greene T.W.,Wuts P.G.M.;华东理工出版社，华东理工出版社，2004有机合成中的保护基有机合成中的保护基，格林著，格林著;范如霖译，范如霖译，上上海科学技术文献出版社，海科学技术文献出版社，1985 2.复杂分子的合成策略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3.选择保护基的基本原则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4.常用的保护基团常用的保护基团硅烷类硅烷类TMS、TES、TBDMS、TBDPS，DIPS、DPS、TIPDS保护羟基、羧基、氨基（不常用）保护羟基、羧基、氨基（不常用）F-脱保护脱保护缩醛类缩醛类保护羟基、羰基保护羟基、羰基酯类酯类保护羟基、羧基的常用方法保护羟基、羧基的常用方法酰胺类酰胺类保护氨基保护氨基5.常用的脱保护基方法常用的脱保护基方法酸脱除保护酸脱除保护 质子酸、质子酸、Lewis酸酸碱脱除保护碱脱除保护 酯类水解酯类水解氢化脱除保护氢化脱除保护 苄基保护基，苄基保护基，Pd-C氧化脱除保护氧化脱除保护DDQ、CAN、I2还原脱保护还原脱保护6.保护基的组合使用原则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硅烷保护基与其它保护基组合使用7.一、羟基的保护一、羟基的保护最常见，亲核性较高，易氧化最常见，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（研究最多，保护方法最多（150多种）多种）8.1.硅烷醚类保护法硅烷醚类保护法酸性条件下的稳定性：酸性条件下的稳定性：TMSTESTBDMSTIPSTBDPS 1 64 20000 700000 5000000碱性条件下的稳定性：碱性条件下的稳定性：TMSTESTBDMS=TBDPSArOHCOOHNHCONHSHCH不同位置上相同保护基的稳定性不同位置上相同保护基的稳定性:1o 2o 芳香醛）芳香醛）支链酮和环己酮支链酮和环己酮环戊酮环戊酮,不饱和酮或不饱和酮或,二取代酮二取代酮芳香酮芳香酮缩醛：缩醛：O,O-缩醛、缩醛、S,S-缩醛、缩醛、O,S-缩醛、缩醛、O,N-缩醛缩醛65.1.O,O-缩醛缩醛形成保护形成保护质子酸或质子酸或Lewis酸催化酸催化醛比酮容易更形成缩醛醛比酮容易更形成缩醛环状缩醛比非环状缩醛更容易形成环状缩醛比非环状缩醛更容易形成非共轭羰基比共轭羰基容易形成缩醛非共轭羰基比共轭羰基容易形成缩醛有空间位阻的羰基不易形成缩醛有空间位阻的羰基不易形成缩醛对于芳香醛或酮，有吸电子取代基时易形成缩醛，有给电子取代基时不对于芳香醛或酮，有吸电子取代基时易形成缩醛，有给电子取代基时不易形成缩醛易形成缩醛同一个碳原子上有两个取代基的二醇更容易与羰基形成环状缩醛同一个碳原子上有两个取代基的二醇更容易与羰基形成环状缩醛对很多的还原试剂、氧化试剂、碱性条件等稳定。对很多的还原试剂、氧化试剂、碱性条件等稳定。66.67.共轭酮基的双键移位；脱除保护基后能复位共轭酮基的双键移位；脱除保护基后能复位68.脱除保护脱除保护质子酸或质子酸或Lewis酸催化酸催化酮的缩醛比醛的缩醛水解速率快酮的缩醛比醛的缩醛水解速率快缩醛的碳原子上的取代基，能否稳定碳正离子，则有利于水解反应；如缩醛的碳原子上的取代基，能否稳定碳正离子，则有利于水解反应；如果不能稳定碳正离子（羰基、硝基、三氟甲基），则不利于水解反应。果不能稳定碳正离子（羰基、硝基、三氟甲基），则不利于水解反应。环状缩醛的水解速率与环的大小有关，环状缩醛的水解速率与环的大小有关，1,3-二氧戊烷的水解速率小于二氧戊烷的水解速率小于1,3-二氧六环二氧六环环戊酮的缩醛水解速率大于环己酮的缩醛水解速率环戊酮的缩醛水解速率大于环己酮的缩醛水解速率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。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非环状缩醛比环状缩醛容易水解69.0.003M HCl的二氧六环的二氧六环-水溶液中水溶液中(7:3)，30oC下的相对水解速率：下的相对水解速率：70.2.O,O-二乙酰基缩醛二乙酰基缩醛也称为也称为1,1-二乙酸酯二乙酸酯Lewis酸催化乙酸酐与醛基反应形成保护酸催化乙酸酐与醛基反应形成保护质子酸和质子酸和Lewis酸催化其水解而脱除保护酸催化其水解而脱除保护在中性和碱性条件下稳定在中性和碱性条件下稳定71.形成保护形成保护72.脱除保护脱除保护73.3.S,S-缩醛缩醛S,S-缩醛比O,O-缩醛更稳定，易形成在酸性和碱性条件下都稳定形成：质子酸、LA，硫醇、二硫醇脱除：氧化法、重金属参与法气味催化剂中毒74.形成保护形成保护75.脱除保护脱除保护76.应用应用 77.4.O,S-缩醛缩醛稳定性介于稳定性介于O,O-缩醛和缩醛和S,S-缩醛之间缩醛之间酸性水溶液中，比酸性水溶液中，比O,O-缩醛稳定，但比缩醛稳定，但比S,S-缩醛活泼很多缩醛活泼很多对于对于Hg2+、Ag+促进的脱保护反应，比促进的脱保护反应，比S,S-缩醛活泼很多缩醛活泼很多78.形成和脱除形成和脱除79.五、羧基的保护五、羧基的保护酸性（酸性（pKa约为约为36）易与碱或易与碱或LB发生反应（保护首先是遮盖其酸性）发生反应（保护首先是遮盖其酸性）亲电性（抑制亲电性，可使用较大空间位阻的保护基）亲电性（抑制亲电性，可使用较大空间位阻的保护基）主要是保护羧基的质子，以形成酯类化合物为主主要是保护羧基的质子，以形成酯类化合物为主脱除保护的主要方法是水解脱除保护的主要方法是水解水解速率取决于空间因素和电子因素水解速率取决于空间因素和电子因素80.合成羧酸酯的通用方法合成羧酸酯的通用方法酸与醇反应酸与醇反应 催化剂：质子酸、弱酸、催化剂：质子酸、弱酸、DEAD-PPh3（Mitsunobu反应）、反应）、DCC-DMAP（Steglich酯化法）、酯化法）、CAN、TMSCl、DMAP-Boc2O酰氯、酸酐与醇反应酰氯、酸酐与醇反应 加入弱酸来中和形成的酸，加入弱酸来中和形成的酸，DMAP、甲基咪唑、甲基咪唑、LA催化催化其他方法其他方法 羧酸与卤代烃反应、羧酸盐与卤代烃反应、羧酸与重氮烷反应、羧酸与羧酸与卤代烃反应、羧酸盐与卤代烃反应、羧酸与重氮烷反应、羧酸与烯烃反应烯烃反应81.82.1.甲酯保护法甲酯保护法形成保护形成保护83.脱除保护脱除保护 碱金属的氢氧化物或碳酸盐碱金属的氢氧化物或碳酸盐84.2.叔丁酯保护法叔丁酯保护法空间阻碍大，亲核试剂不宜进攻其羰基空间阻碍大，亲核试剂不宜进攻其羰基碱性溶液中水解速率慢碱性溶液中水解速率慢叔丁基碳正离子稳定，酸性条件下易水解叔丁基碳正离子稳定，酸性条件下易水解85.形成保护形成保护86.脱除保护脱除保护87.3.苄基酯保护法苄基酯保护法形成保护形成保护88.脱除保护脱除保护89.用于羧基的其他保护基用于羧基的其他保护基取代甲基酯取代甲基酯乙酯、乙基酯乙酯、乙基酯烯丙基酯烯丙基酯硅烷酯类硅烷酯类酰胺酰胺。90.六、氨基的保护六、氨基的保护含孤对电子含孤对电子易取代反应和氧化反应易取代反应和氧化反应氨基甲酸酯（肽、蛋白质的合成）氨基甲酸酯（肽、蛋白质的合成）酰胺（生物碱、核苷酸的合成）酰胺（生物碱、核苷酸的合成）磺酰胺磺酰胺N-烷基烷基亚胺亚胺91.1.酰胺类保护法酰胺类保护法常用酰化试剂：酰氯、酸酐常用酰化试剂：酰氯、酸酐稳定性好，较强的酸、碱溶液和加热水解稳定性好，较强的酸、碱溶液和加热水解稳定性顺序：稳定性顺序：PhCONHRCH3CONHRHCONHR;CH3CONHRClCH2CONHRCl2CHCONHRCl3CCONHRF3CCONHR92.甲酰胺甲酰胺盐酸、碱水解、盐酸、碱水解、Pd-C/H2等方法脱除保护等方法脱除保护93.乙酰胺乙酰胺 乙酰氯、卤代乙酸酐、以酸酐、乙酸苯酯等乙酰氯、卤代乙酸酐、以酸酐、乙酸苯酯等酸、碱均能脱除保护酸、碱均能脱除保护94.2.氨基甲酸酯类保护法氨基甲酸酯类保护法由氨基与氯代甲酸酯、重氮甲酸酯或各类碳酸酯反由氨基与氯代甲酸酯、重氮甲酸酯或各类碳酸酯反应制备应制备脱除方法：催化氢解（脱除方法：催化氢解（Cbz）、酸性水溶液）、酸性水溶液（Boc）、碱性消除（）、碱性消除（Fmoc、Teoc、Troc）、金）、金属参与（属参与（Alloc）95.叔丁氧甲酰基叔丁氧甲酰基(Boc)形成保护形成保护96.脱除保护脱除保护97.苄氧甲酰基苄氧甲酰基(Cbz)形成保护形成保护98.脱除保护脱除保护99.9-芴甲氧甲酰基芴甲氧甲酰基(Fmoc)100.3.磺酰胺类保护法磺酰胺类保护法N保护基中最稳定的保护基中最稳定的脱除保护的难易程度与胺的结构有关脱除保护的难易程度与胺的结构有关弱碱性胺（如吲哚、吡咯、咪唑）的磺酰胺可通过简单的碱弱碱性胺（如吲哚、吡咯、咪唑）的磺酰胺可通过简单的碱性水解脱除性水解脱除伯胺或仲胺的磺酰胺则需要强烈的还原条件伯胺或仲胺的磺酰胺则需要强烈的还原条件对强酸条件稳定对强酸条件稳定101.芳香磺酰胺芳香磺酰胺102.103.4.N-烷基胺类保护法烷基胺类保护法104.105.5.亚胺类保护法亚胺类保护法芳香醛、芳香酮、脂肪酮与伯胺形成的亚胺是稳定的芳香醛、芳香酮、脂肪酮与伯胺形成的亚胺是稳定的脂肪醛与与伯胺形成的亚胺是不稳定的脂肪醛与与伯胺形成的亚胺是不稳定的106.107.其他基团的保护其他基团的保护硫醇、硫酚：与醇、酚类似硫醇、硫酚：与醇、酚类似磷酸：磷酸酯磷酸：磷酸酯108.