第十一章基团保护与活化在药物合成中的作用-精品课件

1、第十章 基团保护在药物合成中的应用2022/7/251一、基团保护与活化的意义 在药物合成技术中，导向基的应用非常广泛。导向基包括保护基、活化基、钝化基、阻断基等。 基团保护的含义是：当一个化合物有不止一个官能团时，想在官能团A处进行转换反应，而又不希望影响分子中其他官能团B、C时，常先使官能团B、C与某些试剂反应，生成其相应的衍生物，待达到目的之后再恢复为原来的官能团B和C，此衍生物在下一步官能团A的转换时是稳定的。 2022/7/252 这些引入的基团就叫保护基，可在下一步官能团A的转换反应中对B、C基团起保护作用。基团保护在解决复杂有机药物的合成上具有重要作用。 一、基团保护与活化的意义

2、返回本节2022/7/253二、常见保护基的特点1.引入保护基的试剂应易得、稳定及无毒2.保护基不带有或不引入手性中心3.保护基在整个反应过程中是稳定的4.保护基的引入与脱去收率是定量的5.脱保护后保护基部分与产物容易分离返回本节2022/7/254第一节、醇、酚羟基的保护（一）醚类衍生物1甲醚保护基(1)甲醚的制备：(2)脱保护的方法:简单的甲醚衍生物可以用Lewis酸脱保护 2022/7/255一、醇、酚羟基的保护2叔丁醚保护基(1)叔丁醚的制备：(2)脱保护的方法：要用中强度的酸如无水三氟乙酸等3烯丙醚保护基式中，t-BuOK为叔丁醇钾；Rh(1)=RhCl(PPh3)3；DABO为二氮

3、杂双环2.2.2辛烷。2022/7/2564苄醚保护基(1)苄醚的制备与脱除:(2)应用实例:一、醇、酚羟基的保护2022/7/2575三苯基甲醚保护基(1)三苯基甲醚的制备与脱除:(2)应用实例:一、醇、酚羟基的保护2022/7/2586三甲基硅烷醚保护基(1)三甲基硅烷醚的制备:(2)应用实例与脱除保护:一、醇、酚羟基的保护2022/7/2597.其他醚类保护基 除了上述醚类衍生物外，还可形成甲氧基甲醚保护基，多应用于酚羟基的保护；甲氧乙氧基甲醚保护基，适用于伯、仲和叔醇羟基的保护；四氢吡喃醚保护基，是最常用的醇羟基保护方法之一；以及叔丁基二甲基硅烷醚保护基比三甲基硅烷基稳定，为近年来常用

4、的硅烷醚类之一等等 。一、醇、酚羟基的保护2022/7/2510（二）羧酸酯衍生物1乙酸酯保护基(1)乙酸酯的制备与脱除:(2)选择性的乙酰化保护:一、醇、酚羟基的保护2022/7/2511(3)选择性脱保护实例:(4)应用实例:一、醇、酚羟基的保护2022/7/2512 2苯甲酸酯类保护基(1)常见的保护基: 主要包括苯甲酸酯、对苯基苯甲酸酯、2,4,6-三甲基苯甲酸酯、O-二溴甲基苯甲酸酯、O-碘代苯甲酸酯等保护基。(2)制备与脱保护: 该类保护基的制备可采用相应的酰氯与醇类的吡啶中作用即可，脱去苯甲酸酯类保护基则需要较激烈的皂化条件。 一、醇、酚羟基的保护2022/7/2513(3)选择

5、性的苯甲酰化:一、醇、酚羟基的保护2022/7/2514(4)脱保护应用实例:一、醇、酚羟基的保护2022/7/2515(5)取代苯甲酸酯保护基应用实例:3.其他羧酸酯类保护基 甲酸酯（HCOOR）保护基、-卤代羧酸酯（RCOOR:R=ClCH2-、Cl2CH-、Cl3C-、CF3-等）保护基、-烷氧基乙酸酯（R-O-CH2COOR:R=甲基、三苯甲基、苯基、对氯苯基、2,6-二氯-4-甲基苯基等）保护基、碳酸酯（R-O-COOR:R=甲基、乙基、三氯乙基、异丁基、对硝基苯基等）保护基、氨基甲酸酯（RNH-COOR）保护基及新戊酸酯（t-BuCOOR）保护基等。一、醇、酚羟基的保护2022/7

6、/2516(三)缩醛和缩酮衍生物1环缩醛（酮）保护基 1,2-或1,3-二羟基化合物的环缩醛（酮）保护基的一般制备方法与脱保护方法：一、醇、酚羟基的保护2022/7/2517（1）苯亚甲基缩醛（2）亚乙基缩醛 一、醇、酚羟基的保护2022/7/2518（3）异亚丙基缩酮 一、醇、酚羟基的保护2022/7/25192环状原甲酸酯保护基 核糖核苷在酸催化下，可与原甲酸三甲酯或三乙酯进行原酸酯交换生成相应的2,3-O-烷氧次甲基衍生物。 一、醇、酚羟基的保护2022/7/25203环状碳酸酯保护基（1）D-呋喃葡萄糖-1,2,5,6-二碳酸酯 （2）D-赤藓糖的制备：一、醇、酚羟基的保护返回本节20

7、22/7/2521二、氨基的保护（一）形成酰胺衍生物1形成单酰胺保护基（1）甲酰化的制备与脱除：2022/7/2522（2）乙酰化的制备与脱除：（3）卤代乙酰化的制备与脱除：二、氨基的保护2022/7/2523（4）苯甲酰化的制备与脱除： 胺可与苯甲酰氯、苯甲酰腈、苯甲酸对硝基苯酯等作用形成苯甲酰胺。脱苯甲酰基可在酸、碱条件下进行。二、氨基的保护2022/7/25242形成邻苯二甲酰亚胺及其他二酰亚胺保护基（1）邻苯二甲酰化的制备与脱除：（2）其他二酰化有1,2-二苯基-顺丁烯二酰化的环状亚胺衍生物 和二硫代丁二酰化的环状亚胺衍生物等 二、氨基的保护2022/7/2525（二）形成氨基甲酸酯类

8、衍生物1苄氧羰基化保护基（1）苄氧羰基化保护基的制备：（2）苄氧羰基化保护基的脱除：二、氨基的保护2022/7/25262叔丁氧羰基化保护基二、氨基的保护2022/7/252739-芴甲氧羰基化保护基二、氨基的保护2022/7/2528（三）氨基的其他保护方法1.N-烃基衍生物 用于保护氨基的保护基主要有苄基保护基和三苯甲基保护基，其空间位阻提供了较好的保护，且二者都容易脱除。2.质子化作用 是最简单的办法，就是将胺完全质子化，用去氮原子上的未共用电子对，以削弱其亲核性能。3.螯合作用 是使氨基氮原子上的未共用电子对与金属离子形成配位键，适合于-或-氨基酸的合成，它们可与金属离子形成较稳定的过

9、渡螯合物。4.磺酰基衍生物 氨基还可以被磺酰化，利用磺酰基来保护氨基等。二、氨基的保护返回本节2022/7/2529三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护（一）羧酸衍生物1取代乙酯保护基 主要有：, , -三氯乙酯 、对甲苯磺酰乙酯 、甲硫乙酯 、对硝基苯硫乙酯 2022/7/2530三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护2022/7/25312叔丁酯保护基 特点是：若在分子中同时存在酰胺基团，羧酸的叔丁酯可用氯化氢酸解脱去保护而不致影响酰氨基。3苄酯、取代苄酯及二苯甲酯、取代二苯甲酯保护基（1）苄酯：三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护2022/7/2532（2）取代苄酯 ：（3）二

10、苯甲酯 ：（4）取代二苯甲酯 ：三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护2022/7/25334其他酯类保护基（1）取代酚酯保护基：三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护2022/7/2534（2）二甲基硅酯保护基：三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护2022/7/2535（二）硫醇衍生物1硫醚保护基（1）硫醚保护基的制备：（2）常用的硫醚保护基： 苄基硫醚、取代苄基硫醚、三苯甲基硫醚及叔丁基硫醚等 三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护2022/7/2536如半胱氨酸的S-苄醚及S-叔丁醚衍生物： 三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护2022/7/2537（3）硫醚保护基的脱保护

11、： 用银盐可以只脱去半胱氨酸中的S-三苯甲基，而用80乙酸则仅脱去半胱氨酸中的N-三苯甲基。三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护2022/7/25382半硫缩醛、硫缩醛保护基（1）半硫缩醛保护基：（2）硫缩醛保护基：三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护2022/7/25393硫醇酯保护基（1）常用的硫醇酯保护基： 巯基可以生成S-脂肪酸酯（RCOSR）、S-芳香酸酯（ArCOSR）、S-烷氧羧酸酯（ROCOSR）、S-烷基氨基甲酸酯（RNHCOSR）及二硫碳酸酯（RSCOSR）等衍生物来保护。（2）脱保护的方法： 硫醇酯对酸较稳定，可以通过氨解法迅速脱保护。S-乙氨基甲酰衍生物还可以用

12、氯化高汞断开。 三、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护返回本节2022/7/2540四、醛、酮羰基的保护（一）缩醛和缩酮衍生物1二甲基和二乙基缩醛（酮）保护基（1）二甲基和二乙基缩醛（酮）保护基的制备：2022/7/2541（2）应用实例：四、醛、酮羰基的保护2022/7/25422环缩醛和环缩酮保护基(1)环缩醛和环缩酮保护基的制备与脱保护：（2）应用实例：四、醛、酮羰基的保护2022/7/2543（二）半硫和硫代缩醛（酮）衍生物1半硫缩酮保护基（1）半硫缩酮保护基的制备：（2）半硫缩酮保护基的脱除：四、醛、酮羰基的保护2022/7/25442硫缩醛（酮）保护基四、醛、酮羰基的保护2022

13、/7/2545（三）烯醇和烯胺衍生物1烯醚和硫代烯醚保护基四、醛、酮羰基的保护2022/7/25462烯胺保护基四、醛、酮羰基的保护2022/7/2547（四）缩氨脲和肟衍生物1.缩氨脲保护基的制备与脱除2.肟保护基的制备与脱除四、醛、酮羰基的保护返回本节2022/7/2548第十一章 基团保护与活化在药物合成中的作用一、催化活化技术的应用二、活性中间体、基团活化试剂的应用三、活化导向基的应用第三节 活化技术在药物合成中的应用2022/7/251.催化剂催化 正催化剂的应用就是使反应物活化的一种技术。最常用的为酸碱催化剂，适用于水合反应、水解反应、酯化反应、芳烃烷基化反应、脱水反应、胺化反应、

14、加氢反应、不饱和化合物的双键转移反应、氧化还原反应等。例如傅-克反应 ： 一、催化活化技术的应用2022/7/25502.酶催化 酶被称为“生物催化剂”，不仅在生物体内有特殊的催化功能，现也广泛用于药物合成的氧化、还原、水解、酯化、缩合等反应中。特点是反应条件温和，副反应少，具有优异的立体或区域选择性。例如维生素C的合成 ：一、催化活化技术的应用2022/7/2551（3）相转移催化 相转移催化反应是20世纪70年代发展起来的合成新技术。通过相转移催化剂（PTC）在两相之间不断来回运输，把反应物从一相转移到另一相（通常以离子对的形式），使原来分别处于两相的反应物能够频繁地碰撞而发生反应。例如邻

15、苯二酚在相转移条件下可以发生氧烷基化：一、催化活化技术的应用返回本节2022/7/2552二、活性中间体、基团活化试剂的应用1.活性中间体 活性中间体一般是具有很好的离去基团化合物，它们在反应中能与反应物生成一个中间体使反应的活性增强。常见的活性中间体主要有酰氯、酸酐等。 新发展的活性中间体很多，例如：活性酯与氨基或羟基反应其特点是不容易引起消旋化；活性氨基化合物：质子化的核苷 3-亚磷酰胺是DNA固相合成所应用的活化单体；氯甲基酮衍生物：R-COCH2Cl是良好的烷基化活性中间体，容易与氨基和巯基等发生烷基化反应等。 2022/7/2553二、活性中间体、基团活化试剂的应用2022/7/25

16、542.基团活化试剂 基团活化试剂在药物合成中也常被使用，需要活化的基团主要是羧基和羟基等。 常用的羧基活化剂有SOCl2和酸酐等 ，Cl-COOEt是一种理想的羧基活化剂。二、活性中间体、基团活化试剂的应用2022/7/2555 羟基的活化剂有对甲基苯磺酰氯、2,4,6-三甲基苯磺酰氯和2,4,6-三异丙基苯磺酰氯等，不同的芳香磺酰氯对不同的羟基有选择性。二、活性中间体、基团活化试剂的应用2022/7/2556 二环己基碳二亚胺通常用来作为肽键和酯键合成的偶联剂。二、活性中间体、基团活化试剂的应用返回本节2022/7/2557三、活化导向基的应用1.应用实例1,3,5-三溴苯的合成2022/

17、7/25582.应用实例甲基酮化合物在碱催化下的“卤仿反应”3.应用实例二醋酸泼尼松中间体的制备三、活化导向基的应用2022/7/25594.应用实例安息香缩合的机制 芳醛不能像含-活泼氢的醛或酮那样在酸或碱催化下缩合，但先用氰化物对羰基进行加成，使芳醛羰基发生羰基极性转移，形成氰醇负离子，进而发生质子转移，然后碳负离子再与另一分子的芳醛进行加成，加成产物再经质子转移后消除氰负离子得到-羟基酮。三、活化导向基的应用返回本节2022/7/2560一、基团保护与活化二、醇、酚羟基的保护三、氨基的保护四、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护五、醛、酮羰基的保护六、活化技术在药物合成中的应用学习小结

18、第十一章 基团保护与活化在药物合成中的作用2022/7/25 1当复杂的分子中含有多个能够同时进行同一种反应的基团时，这时往往利用保护基将其中不需要反应的基团先保护起来，待合成任务完成后，再脱去保护基。所以说，基团保护在解决复杂有机药物的合成上具有重要作用。 2活化技术有活化导向技术、催化活化技术、活性中间体应用技术、基团活化试剂应用技术等，这些都广泛应用于各单元反应之中。活化导向基的含义是：在反应物的分子中引入导向基后，使其分子的某一部位变得比其他部位更容易发生反应，当在这一部位上引入所需的基团后，再脱去导向基。 3保护基的使用应遵循易反应、易除去、成本低廉、选择性高等原则。一、基团保护与活

19、化返回本节2022/7/2562二、醇、酚羟基的保护 1 .醇、酚羟基形成醚类保护基 基本结构（R-O-R），保护基的种类（R的不同），一般制备方法（O-烃基化反应）；形成羧酸酯保护基：基本结构（R-O-COR），保护基的种类（R-CO-的不同），一般制备方法（O-酰化反应）；形成缩醛和缩酮衍生物：一般制备方法为二醇与羰基化合物的缩合反应，结构特点为含双氧杂的环状衍生物，保护基的种类为羰基试剂的不同。 2 .各类保护基脱保护的方法及适用于保护的药物范围见本章节的举例。返回本节2022/7/2563三、氨基的保护 1 .氨基形成酰胺保护基 基本结构（R-NH-COR），保护基的种类（R-CO-的

20、不同），一般制备方法（N-酰化反应）；形成氨基甲酸酯类保护基：基本结构（R-NH-COO-R），保护基的种类（R-OOC-的不同），一般制备方法（N-酰化反应）。 2 .各类保护基脱保护的方法及适用于保护的药物范围见本章节的举例。返回本节2022/7/2564四、羧酸的O-H键及硫醇的S-H键的保护 1 .羧酸的O-H键形成酯类保护基 基本结构（RCOO-R），保护基的种类（R的不同），一般制备方法（酯化反应）；各类保护基脱保护的方法及适用于保护的药物范围见本章节的举例。 2 .硫醇的S-H键可形成硫醚保护基（R-S-R）；半硫缩醛、硫缩醛保护基（R-S-CH2-O-R、R-S-CH2-S-R

21、）；硫醇酯保护基（R-S-CO-R）。各类保护基脱保护的方法及适用于保护的药物范围见本章节的举例。返回本节2022/7/2565五、醛、酮羰基的保护 1.醛、酮羰基形成缩醛和缩酮保护基：基本结构与一般制备方法（两个醇或二醇与醛、酮的羰基发生亲核加成反应），保护基的种类（取决于醇或二醇的种类，最常用的为1,3-二氧戊环保护基）；形成半硫和硫代缩醛（酮）保护基：基本结构与一般制备方法（由硫醇、巯基醇或二硫醇与醛、酮的羰基发生亲核加成反应）。 2 .各类保护基脱保护的方法及适用于保护的药物范围见本章节的举例。返回本节2022/7/2566六、活化技术在药物合成中的应用 1催化活化技术应用最为广泛，主

22、要有一般催化剂催化活化、酶催化活化、相转移催化活化、分子筛催化活化等。应熟悉它们各自的优缺点和适用范围，并能举例说明其作用原理。 2活性中间体和基团活化试剂的应用都是在反应物上引入一个活性基团，不同的是前者是已经成为该反应物的一个中间体（活性），而后者则只是为了活化该反应物某官能团。 3活化导向基与基团活化试剂的应用类似，主要区别是在反应物上引入活化导向基后，不一定是引入的部位活化，而能使反应物的其他部位活化。返回本节2022/7/2567一、选择题（一）单项选择题 （二）多项选择题 二、简答题三、完成下列反应方程式或反应条件目标检测 第十一章 基团保护与活化在药物合成中的作用2022/7/2

23、5目标检测一、选择题（一）单项选择题1使分子的某一部位变得比其他部位更容易发生反应的导向基是 A保护基 B活化基 C钝化基 D阻断基2酚类化合物与异丁烯反应生成的醚类保护基是 A甲醚保护基 B烯丙醚保护基 C叔丁醚保护基 D苄醚保护基3广泛应用于糖、核苷及甘油酯中的伯醇基的醚类保护基是 A甲醚保护基 B苄醚保护基 C烯丙醚保护基 D三苯甲醚保护基4只需在稀醇中加热回流即可脱除的保护基是 A三甲基硅烷醚保护基 B三苯甲醚保护基 C叔丁醚保护基 D苄醚保护基5异亚丙基缩酮保护基多用于保护甾类、甘油酯和糖类分子中的 A酚羟基 B羰基 C双键 D二醇 返回查看答案2022/7/25696在羟基存在下可

24、选择性酰化氨基得乙酰氨保护基的酰化剂是 A乙酸 B乙酐 C乙酸五氟苯酯 D三氟乙酸7氨基采用卤代乙酰基保护比采用乙酰基保护的优点是A形成的保护基更稳定 B脱保护时对分子的其他部分有影响 C需强酸强碱脱保护 D受卤素的影响而容易脱除保护基8胺与特定的氯代甲酸酯作用形成的保护基是 A酰胺保护基 B氨基甲酸酯保护基 C磺酰胺保护基 D-烃基化保护基9羧酸可形成取代苄酯来保护羟基，其中不易被酸断裂的保护基是 A对硝基苄酯保护基 B对甲氧基苄酯保护基 C2,4,6-三甲基苄酯保护基 D五甲基苄酯保护基10既能保护又能活化氨基酸羧基的保护基是 A硝基酚酯保护基 B二甲基硅酯保护基 C取代苄酯保护基 D取代

25、乙酯保护基目标检测返回查看答案2022/7/257011半胱氨酸的巯基与二氢吡喃作用生成的保护基是 A硫醚保护基 B半硫缩醛保护基 C硫缩醛保护基 D硫醇酯保护基12生成1,3-二氧戊环保护基最容易的酮是 A芳香酮 B,-不饱和酮 C环戊酮 D环己酮13氯化氨基酮衍生物容易使氨基和巯基化合物发生烷基化反应，它是一个 A化学催化剂 B活性中间体 C基团活化试剂 D活化导向基14芳香磺酰氯可与醇羟基生成芳磺酸酯，这是一个 A活性中间体 B活化导向基 C活化基团 D保护基团15在1,3,5-三溴苯的合成中，在苯环上先引入氨基的作用是 A活性中间体 B活化导向基 C活化基团 D保护基团目标检测返回查看

26、答案2022/7/2571（二）多项选择题1醇、酚羟基的甲醚保护基可用Lewis酸脱保护，主要有 A三氯化铝 B三氯化硼 C三溴化铝 D三溴化硼 E三氟乙酸2醇、酚羟基常用的保护基有 A醚类衍生物 B羧酸酯衍生物 C缩醛衍生物 D缩酮衍生物 E酰胺衍生物3氨基常用的保护方法有 A形成酰胺衍生物 B形成氨基甲酸酯衍生物 C形成-烃基化衍生物 D质子化作用 E螯合作用4羧酸的甲硫乙酯保护基常选用的脱保护试剂有 A锌/乙酸 B/碱 C碘甲烷/碱 D三氟乙酸 E80乙酸5硫醇可以形成的保护基有 A二硫化物 B硫醚 C硫缩醛 D硫醇酯 E磺酰胺6醛、酮的羰基可以形成的保护基有 A半缩醛 B缩醛（酮）C半

27、硫缩酮 D硫缩醛（酮）E烯醇和烯胺目标检测返回查看答案2022/7/2572二、简答题1对理想保护基的基本要求有哪些？2活化导向基的含义是什么？举例说明之。3在前列腺素的合成中，为什么采用三甲基硅烷醚为其叔羟基的保护基？4在半合成青霉素的生产中，怎样从青霉素G中获取6-氨基青霉烷酸？5说出不同的羰基化合物生成1,3-二氧戊环保护基的难易程度，并举例说明之。目标检测返回2022/7/2573三、完成下列反应方程式或反应条件12目标检测2022/7/2574345目标检测返回2022/7/2575参考答案一、选择题（一）单项选择题 1.B 2.C 3.D 4.A 5.D 6.C 7.D 8.B 9.A 10.A 11.B 12.D 13.B 14.C 15.B 返回1 2 3 4 5