基团保护和反应性转换

1、基团保护和反应性转换 基团的保护与基团的反应性转换是指在一基团的保护与基团的反应性转换是指在一化合物分子中为使其特定基团或位置发生预期化合物分子中为使其特定基团或位置发生预期反应，其它基团或位置进行暂时性保护或暂时反应，其它基团或位置进行暂时性保护或暂时性极性改变的过程，待反应完成生成新化合物性极性改变的过程，待反应完成生成新化合物所采取的一种策略。所采取的一种策略。7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护RCOCH2CH2OH + RMgXRRC-CH2CH2OHRH + RCOCH2CH2OMgXH2ORCOCH2CH2OHRCOCH2CH2ORRMgXH3OR-C-CH2CH2OHO

2、HROHHI, H2OROHNaRXR-C-CH2CH2OR+7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护该基团应该是在温和条件下引入；在化合物中其它基团发生转化所需要的条件下是稳定的；在温和条件下易于除去。 7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羟基的保护 1醇羟基的保护注：Tceoc为三氯乙氧羰基，Tbeoc 为三溴乙氧羰基，Bn为苄基，ThP为四氢吡喃基，Py为吡啶 7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羟基的保护 1醇羟基的保护1)醚类衍生物 （1）甲醚）甲醚Me3SiIROHMe2SO4NaOHROMeBF3/RSHROH或OCH3RMe3SiICH3IROSiMe3

3、+H2OROHMe3SiOH+该方法的优点是：条件温和，保护基容易引入，且对酸、碱、氧化剂或还原剂都很稳定。这种方法一般多用于单糖环状结构的经典测定。7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羟基的保护 1醇羟基的保护1)醚类衍生物 （2）三甲基硅醚）三甲基硅醚 醇的三甲基硅醚对催化氢化、氧化、还原反应稳定，广泛用于保护糖、甾族类及其它醇的羟基。它的一个重要特色是可以在非常温和的条件下引入和脱去保护基，但因其对酸、碱都很敏感，只能在中性条件下使用。ROH + Me3SiCl (Me3SiNHSiMe3)ROSiMe3醇/H2OROH7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羟基的保护

4、1醇羟基的保护1)醚类衍生物 （3）苄醚）苄醚OOHOHOHHOH2CH2SO4/CH3OHPhCH2Cl/KOHHCl/H2O/AcOHPyOOHOOBzOHBzCl/PyH2Pd-COHOHPhCH2OH2CPhCH2OPhCH2O89OadeninOCH2PhNa/NH3_3PhCH3NH4ClOadeninOHOHHONNNNNH2adenin =6-氨基嘌呤（腺嘌呤）PhCH2OPhCH2O94%苄基醚在碱性条件下通常是稳定的，就是对氧化剂(如过碘酸、四乙酸铅)、LiAlH4与弱酸也是稳定的。在中性溶液中室温下它们能很快被催化氢解，常用钯催化氢解或者与金属钠在液氨(或醇)中脱保护。该

5、方法广泛用于糖及核苷酸中醇羟基的保护。 7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羟基的保护 1醇羟基的保护1)醚类衍生物 （4）三苯甲基醚）三苯甲基醚OCH2OHOMeOHOHHOTrCl/Py1 hOCH2OTrOMeOHOHHONHNOOOORORHOH2CNHNOOOORORTrOH2CTrCl/Py多羟基化合物中选择性地保护伯醇羟基 易结晶，疏水，溶于许多非羟基的有机溶剂中。它对碱和其它亲核试剂稳定，但在酸性介质中不稳定。下列试剂经常用来除去三苯甲基保护基：80的乙酸(在回流温度)，HCl/CHCl3和HBr(计算量)/AcOH在0oC，将三苯甲醇吸收在硅胶柱子上，几小时即可脱醚

6、。 7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羟基的保护 1醇羟基的保护2)缩醛和缩酮衍生物 （1）四氢吡喃醚）四氢吡喃醚 HCCCH2OH/ HOOCH2CCHC2H5MgBrTHFOOCH2CCMgBrCO2H3OHOCH2CCCOOHONNHOOOuracil =ThP =Tr = trityl = Ph3C对碱、格氏试剂、烷基锂、氢化铝锂、烃化剂和酰化剂均稳定。缺点是：不能用于在酸性介质中进行反应。此外，若用于旋光性醇，由于引入了一个新的手性中心，将导致生成非对映异构体的混合物，分离困难，造成产率降低。然而它在室温条件下，即能进行催化水解。 7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去

7、保护 羟基的保护 1醇羟基的保护2)缩醛和缩酮衍生物 （2）缩醛和缩酮）缩醛和缩酮CH2OHCH-OHCH2OHCH3COCH3/HCH2OHCH-OCH2O CH3CH3CH3(CH2)14COOH干 燥 HClH2OCH2OCO(CH2)14CH3CH-OHCH2OHPhCHO/HOOOHHPhHCH3(CH2)14COCl, PyH2/PdCH2OHCHOCO(CH2)14CH3CH2OH7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羟基的保护 1醇羟基的保护3)羧酸酯类衍生物（1）乙酸酯）乙酸酯OHOHAc2O/AcONa/AcOH60 , 2hoCOHOHOHOAc95%NH3/CH

8、3OHor K3CO3/CH3OHOHOHOH7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羟基的保护 2酚羟基的保护表7-2 酚羟基的保护与脱保护OO酚羟基保护基脱保护基的条件-OCH3浓H2SO4，室温；浓HCl，封管加热；HCl(HBr)乙酸水溶液，回流；HI回流；浓HNO3， CrO3 ，Ce(SO4)3，H2SO4；AlBr3 ，BCl3 ，BBr3 ，POCl3/ZnCl2；CH3MgI，MgI2 ，LiI/2,4,6-三甲基吡啶，回流；NaOMe/MeOH-DMSO， NaOH-OCH(CH3)2HBr, 回流-OC (CH3)3HCl-CH3OH, 60oC, CF3COOH室

9、温-OCH2PhH2, Pd-C, HCl/AcOH, Na-C4H9OH-OCH2OCH3H2SO4/AcOH与酸水溶液回流-OCH2COPhZn-AcOH, 室温-OSi (CH3)3H2O；含水甲醇，回流-OCOCH3碱的水溶液或碱的含水醇溶液,HCl,氨水或氨水的醇溶液-OCOPh碱的水溶液或碱的含水醇溶液,HCl-OCO2CH3碱的水溶液或碱的含水醇溶液-OCO2CH2CH3碱的水溶液或碱的含水醇溶液-OCO2CH2CCl3Zn-MeOH回流，Zn-AcOH搅拌13小时-SO2Ar碱的的水溶液或碱的醇溶液7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羟基的保护 2酚羟基的保护OHO+

10、30minOThP酸的水溶液回流OH95OH+ ClSO2ArOSO2Ar碱的水溶液或碱的醇溶液OH例如：7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羰基的保护 1缩醛（酮）类保护基团OOCHOOOOOHO(CH2)2OHtoluene/reflux, 1hTi4+mont91%OOOOOHO(CH2)2OHn-henane/reflux, 1hTi4+mont87%RROMeOROMeRRROB10H14(MeO)3CH, MeOHTHF-H2OB10H1417examplex11examplex92%97%84%99%ROHORROHRRuCl3.3H2O(0.1mol%)ROH, r.

11、 t., 10h30examples, 45%95%RROMeOROMeR(MeO)3CH, MeOH34examplex84%98%InCl3(5mol%)CyclohexanerefluxRROO( )nHO(CH2)nOHInCl3(5mol%)RORORRInCl3(5mol%)RRO32examplex84%95%MeOH-H2O7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羰基的保护 1缩醛（酮）类保护基团RROORORHO(CH2)2OH（as Solvent）I2(5mol%), r. t. 16h19examplex30%90%MeOROMeRRROI2(10mol%), a

12、cetoner. t. 5min9 examplex93%99%RROI2(10mol%), acetaner. t. 545min, or reflux 5min9 examplex90%99%OROROHOHOOOFeCl3 6H2O. 环己烷,+OOCAN(1.2aq)10%aqMeOH, r.t., 10minCHO90%OCOCOOOHOCH2CH2OHTsOHH3OOCO58%7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羰基的保护 2烯醇醚和烯胺衍生物1)烯醇醚和硫代烯醚OO+ CH(OCH3)3HOH3COCH3IOOH3OOCOOMeCH(OEt)3/H2SO4/EtOHCO

13、OMeEtO90%LiAlH4HCl/MeOH/H2OOCH2OH65%2)烯胺OOHHOHNH/C6H6回流OHHOHNH3OOOHHOH100%7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羰基的保护 3硫缩醛（酮）类保护基团PhOCHO( )5PhO( )5SSHS(CH2)2SHNiCl2 6H2OCH2Cl2-MeOH, r. t./25min.82%7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羰基的保护 3硫缩醛（酮）类保护基团HOMeONH2NOCH(SEt)2HOMeONNOHFeCl3 6H2O.CH2Cl2, r. t./15min75%85%RHOSRSHCeCl3 7

14、H2O, NaI.MeCN/reflux 35h5 examples83%93%R= aryl, alkyl, alkenylArCHO +CNCNHArCNCN100%CH2N2, EtOH_N2H3CArCNCN浓NaOH/H2OOH3CAr99%50 oCH2O/EtOHHNCHOR+CNCNEt2NH/EtOHHNRNCCNCH2N2, EtOH_N270%100%HNRNCCNCH3浓NaOH/H2OHNROCH3R = COOEt, CH2CH2COOH, Et7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 氨基的保护 ;保护基试剂脱保护缩写结构式Tfac (F3CCO)2O, Py

15、Ba(OH)2, NaHCO3NH3/H2O, HCl/H2ONaBH4/MeOHBoc(t-Box) TFA/CHCl3, HF/H2OTceoc TceocClZn/AcOH阴极电解还原Cbz(“Z”)HBr/AcOHH2/PdPhthPhthNCOOEtHBr/AcOHN2H4/H2OOF3CNHROONHRH3CCH3H3COONHRCl3COC6H5CH2ONHRNROOOOONO2OC6H5CH2OCCl7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 氨基的保护 ;COOHNH2HCOOH回流混酸H2OCOOHNHCHOCOOHNHCHOO2NCOOHNH2O2NNNOOOOAcAc

16、OAcOAcO(Tfac)2O/PyHBr/AcOHNH3ClOAcOAcOAcOBrTfacNHMe3SiMe3SiNH3/MeOHNHNOOOHOHOHOH2N53%OONHRH3CCH3H3CTFA/CHCl3H+ CO2+ RNH3OPhCH2ONHRHBr/AcOHH2Pd-CC6H5CH2Br + CO2+ RNH2C6H5CH3+ CO2+ RNH27.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 氨基的保护 ON HBF4Me2N+t-BuOCO2NMe2N20oC , 1hNMe2NOOBu-tCBF4( I ) 95%H2NCH CONaO( I )/H2OHCl/H2OOt-

17、BuO C NHCHCOOHRR+ RNH2NCOOEtOONa2CO3/H2O1530minOONHRNHCOOEtH2NCOOEt_NROOH2NNH2RNH2 +OONHNHC6H5CH2OCOCl + R2NHC6H5CH2OCONR2CO2+ HNR2C6H5CH2OCONR2H2/PdC6H5CH3 +HOCNR2O+ClOR1HNR2NOR1R2MWI110min19example58%95%R1=H, Ph, Bu等; R2=4-ClC6H4, 4-O2NC6H4, Ph, PhCO, -CH=CH-N=CH-, Pyridin-2-yl, Pyridin-4-yl, Pyri

18、midin-2-yl, Purin-6-yl, Bu, 1,3-thiazol-2-yl, C7H15 7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 羧基的保护R COOHR COOBu-tR COOHt-BuOH, H+H+, H2OR COOHR COOCH2PhR COOHPhCH2OH, H+H2Pd-CR COOHR COOSiMe3R COOHNa2CO3H2OMe3SiCl羧基的保护和去保护所用的反应与羟基、氨基保护中使用的反应类似。羧基被保护后生成的最重要的衍生物是叔丁基、苄基、甲基和三甲硅基酯。它们可分别被三氟乙酸、氢解、强酸、强碱或三甲基碘硅烷作用脱去保护。7.1 基团的保

19、护和去保护基团的保护和去保护 羧基的保护ROHORClOOHOROOOOOORSOCl2BF3 Et2O.原酸酯氧杂环丁烷酯氧杂环丁烷醇ROOOHOHROMeOROHO温和酸开环稀H2SO4, CH3OH温和碱水解K2CO3, CH3OHMe3SiI7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 碳-氢键的保护 1乙炔衍生物活泼氢（CCH）的保护 C CMgBrBrMe3SiClC CSiMe3BrMgTHFC CSiMe3MgBrCO2H3OC CSiMe3COOHAgNO3/OHH3OC CHHOOCoCBr+LiSiMe3Et2O, 0AgNO3/H2O/EtOHAgKCN/H2OAgCN

20、_H 80%Me3SiClHHSiMe3SiMe3HHEtMgBr, THFCuCl, O2CH3COCH3, TMEDA90%HHEtMgBr, THF:1h; r.t.Me3SiCl: 0.5h, r.t.1 bar H2 Lindlar Cat; (喹啉/己烷);r.t.80%AgNO3/H2O/EtOH: 0.5h; r.t.KCN/H2O; r.t.90%80%HH60%7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 碳-氢键的保护 2芳烃中C-H键的保护 简单芳香族化合物的合成通常用亲电取代反应来完成，新引入基团将进入芳环上电子密度最高的位置。若想得到不同位置的取代物，就必须首先将最

21、活泼的位置保护起来，然后再进行所希望的取代反应，最后再脱去保护基。常用的保护基有间位定位基，如-COOH、-NO2、-SO3H，及邻对位定位基，如-NH2、-X等 7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 碳-氢键的保护 2芳烃中C-H键的保护1)间位定位基OHOHCO2/NaHCO3Kolbe反应OHOHCOOHBr2/AcOH3035oCOHOHCOOHBrH2O100 ，回流oCOHOHBrCH3浓H2SO4100 CCH3SO3HCl2FeClH2O, H150 CooCH3SO3HClCH3OH磺化OHSO3H(NH4)2SO4NH2SO3HH2SO4SO3NH2SO3HSO3H

22、HO3SHNH2SO3HHO3SNaOHNH2OHHO3SC(CH3)3HNO3H2SO4C(CH3)3NO2Br2FeC(CH3)3NO2BrFe + HClC(CH3)3NH2BrNaNO2+H2SO4H3PO2/H2OC(CH3)3Br7.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 碳-氢键的保护 2芳烃中C-H键的保护2)邻、对位定位基C(CH3)3OH, H2SO4OHCl2C(CH3)3OHClCl蒸汽通过275350的活性白土oCOHClCloCNHCH3OBnOOBnOCH3Br2/AcOH/H2O5NHCH3OBnOOBnOCH3Br20%醇, HCl(脱苄)28%HCHO/H

23、Cl,100oCNCH3OHOOHOCH3BrLiAlH4/THF脱溴NCH3OHOOHOCH37.1 基团的保护和去保护基团的保护和去保护 碳-氢键的保护 3脂肪族化合物C-H键的保护OHCOOEt/EtONaOHCHOC6H5NHCH3OHCH3C6H5NaNH2CH3IOCHNCH3C6H5H3CH2O, HOH3C(顺式与反式的混合物)CH N7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 基团的反应性转换在学习逆合成分析法时已经提及，a合成子和d合成子可以相互转换，意思是在反应过程中有机化合物中某个原子或原子团的反应特性（亲电性或亲核性）发生了暂时转换。这一过程是大家早就知道的。然而形成反

24、应性转换的一般概念，并为大家所重视却是近年来的事情。这个概念具有极大的重要性，它使我们开阔思路，不仅要考虑一个基团固有的反应性的重要表现，还引导我们去研究它的可能转换。极性转换过程使得合成路线与经典方法相比，有了全新的途径。极性转换在大量的有机合成机理中都有涉及，极性转换打破了传统上对该分子的反应性理解，不仅有利于提高反应的原子经济性，而且可以进一步丰富有机反应，提高有机合成技巧。 7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 羰基是极性的基团，其中碳呈正电性。在反应中表现为亲电的特性，与各种亲核试剂反应形成碳-碳键或碳与其它原子的键，是构

25、筑有机分子较为重要的官能团。如果它的反应性能够转换，不仅能与亲核试剂反应，还能与亲电试剂反应，可以想象，羰基在有机合成中的作用将会进一步扩大。 7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 1）金属酰基化合物 ArLi + Ni(CO)4ArCNi(CO)3OLi(2)OArCNiCOCOLiCO酰基镍化合物的结构可表示为：7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 2）烯醇衍生物 OCHCCCCCECCOCHCHHYYYEH2OEOCCLiSPhD2OCO2CH3IRCHORROCC

26、DSPhCHCDOCCCO2SPhCHCCO2OCCCH3SPhCHCCH3OCCCHOSPhCHCCHROHROCCCSPhCHCCRROROHR7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 3）缩醛衍生物 ER C HYY金属化R CYYR C EYYR CHOR COER COER COEH3O+RCHO +SHSHCRHSS(3)RCHO + CH2=CHOEtNaCNRCOCNHHOCH3Et(4)RCHCNOSi(CH3)3RCHO + (CH3)3SiCNZnI2(5)RCHCNOSi(CH3)3(i-PrO)2NLiTHF,

27、 -78 CRCLiCNOSi(CH3)3RXRCRCNOSi(CH3)3H2ORCRO例如:o7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 3）缩醛衍生物 7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 1羰基（C1）的反应性转换 4）Stetter反应 R C HO+CCXR CCOCHX = COR, COOR, CNXOCCRArCOC CH2CArCOHCN+ArCOHCNCCOCC RORSNRHO(H2C)2H3C+ RCHOSNRHO(H2C)2H3CCHROSNRHO(H2C)2H3CCROHOC

28、C RCSNRHO(H2C)2H3CCROHCC CRORCOCCHOCRSNRHO(H2C)2H3CCROCCSNRHO(H2C)2H3C+COHR=7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 2. C2的极性转换RCH3ORCH2ClORCH2NuOX2Nua2d2BrOOCNCNO7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.1 羰基的反应性转换 3不饱和醛的极性转换R1HOR2HOOOR2R1+CatalystNNCl-Catalyst:R2HOR2NNOHSMeMeSR2NNSMeMeSOHR2NNSMeMeSOHOR1R2NNSMeMeSOOR1OO

29、R2R1NNMeSMeSR1HOABCMeS: 2,4,6-三甲苯基7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.2 氨基化合物的极性转换 (CH3)2NH + H2COH2COHN(CH3)2, H2O_CH2(CH3)2NH+H2O, HH2COCH3C6H5C CH2OCH2CH2C6H5CN(CH3)2HN(CH3)2C6H5COH_HOCH2CH2C6H5CN(CH3)2(Mannich碱)CNHHR仲胺金属化作用亲电试剂脱亚硝基CNNOHRCNNORCNNOERCNHER亚硝化作用7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.2 氨基化合物的极性转换 NHNNORLiTHF

30、, -80LDAoCNNOLiC3H7XNNOSnCl2HClNH毒芹碱C2H5CHONNOOHSnCl2, HClNHOH羟毒芹碱7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 7.2.2 氨基化合物的极性转换 RNHCH亚硝化，金属化EENCRONENCRN NOC6H5CH2C6H5CH21,3-二溴丙烷1,4-二溴丁烷C6H5CH2NC6H5C6H5CH2NC6H57.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 烃类化合物的极性转换1芳香族化合物的极性转换 通过使芳香族化合物与金属配合的办法，可以实现芳香族化合物的可逆极性转换，即使芳香环由亲核性变为亲电性。这是因为芳香烃与金属配合以后，由于电子效应和立体效应的影响，使芳香配体部分发生很大的变化，因而能发生原来不能发生的亲核反应，反应后，可以很方便地将配合的金属除去，而得到不带金属的芳香族化合物；芳香族化合物配合的金属恰似起到了一个既易于引入又容易除去的活化原子团的作用；进行反应的条件温和，为有机合成提供了方便。7.2 基团的反应性转换基团的反应性转换 烃类化合物的极性转换1芳香族化合物的极性转换 CrOCCOCO 用相应的芳香族化合物与六羰基铬Cr(CO)6在惰性溶剂(通常用CH3OCH2CH2-O-CH2CH2OCH3)中回流数小时，六羰基铬中的三个羰基被芳香烃置换而得到一芳香烃三羰基