怎么测定有机物里有没有羟基(有机合成中的羟基保护方法有哪些)

羟基是一种常见的极性基团,化学式为-OH。羟基与水有某些相似的性质,羟基是典型的极性基团,与水可形成氢键。在无机化合物水溶液中以带负电荷的离子形式存在(OH-),称为氢氧根。羟基主要分为醇羟基,酚羟基等。

"羟"是化学家发明的字,以"氢"与"氧"二字各取一部份造出。读音则是"氢"的声母(qīng)加上"氧"的韵母及声调(yǎng)利用反切的方式合成一个字。因为j/q/x后面必须接i或ü,所以拼音作qiǎng。

羟基广泛存在于许多生理上和合成上有意义的化合物中,如核苷,碳水化合物、甾族化合物、大环内酯类化合物、聚醚、某些氨基酸的侧链。另外,羟基也是有机合成中一个很重要的官能基团,其可转变为卤素、氨基、羰基、羧基等多种官能团。在化合物的氧化、酰基化、用卤代磷或卤化氢的卤化、脱水的反应或许多官能团的转化过程中,我们常常需要将羟基保护起来。在含有多官能团复杂分子的合成中,如何选择性保护羟基和脱保护往往是许多新化合物合成时的关键所在。如紫杉醇的全合成,羟基保护主要将其转变为相应的醚或酯,以醚更为常见。一般用于羟基保护的醚主要有硅醚、甲基醚、烯丙基醚、苄基醚、烷氧甲基醚、烷巯基甲基醚、三甲基硅乙基甲基醚等等。羟基的酯保护一般用的不多,但在糖及核糖化学中较为多见。

3. 烷氧基甲基醚或烷氧基取代甲基醚

烷氧基甲基醚或烷氧基取代甲基醚在羟基保护中也是较为多用的一类,常用的有THP (2-四氢吡喃),MOM(甲氧基甲基),EE(2-乙氧基乙基),这类保护基都对酸不稳定,因此一般都会脱保护。它们对酸的稳定性是MOM>EE>THP。

3.1 THP (2-四氢吡喃)保护羟基

THP醚引入到一个手性分子的结果是形成了一个非对映异构体,因为在四氢吡喃环上新增了一个手性中心。(有时它会使NMR谱的表达有点困难)。尽管如此,它仍是有机合成中一个非常有用的保护基团,它的成本低,易于分离,对大多数非质子酸试剂有一定的稳定性,易于给出去。通常,几乎任何酸性试剂或任何可以在原位产生酸的试剂都可被用来引入THP基团。

3.1.1 THP (2-四氢吡喃)保护羟基示例(J.Org.Chem.1977,42,3772)

怎么测定有机物里有没有羟基(有机合成中的羟基保护方法有哪些)(1)

在22-24℃条件下,将3,4-二氢-吡喃(0.479 mL, 0.442 g, 5.25mmol)和PPTS (20 mg, 0.08mmol)加入到化合物1 (1.5 g, 3.5mmol) 的DCM (10 mL)溶液中。22-24℃搅拌1 h,用100 ml乙醚和乙酸乙酯(1:1)溶液稀释。分离有机层,H2O (3 100mL)洗涤,经硅胶层析纯化,乙烷/乙酸乙酯(20:1)洗脱,得到化合物2为无色油状液体(1.75 g, 97%)。

3.1.2 THP (2-四氢吡喃)脱保护示例(J.Org.Chem.1977,42,3772)

怎么测定有机物里有没有羟基(有机合成中的羟基保护方法有哪些)(2)

在30毫升的化合物1 (1.87 g, 5mmol)的乙醇溶液中加入PPTS (20 mg, 0.08mmol)。回流1 h,冷却至22-24℃,用乙醚(100 mL)和H2O (200 mL)的混合物稀释。有机层用H2O (2 100mL)洗涤,Na2SO4干燥,真空浓缩。经硅胶层析纯化,乙烷/乙酸乙酯(3:1)洗脱,得到化合物2 (1.36 g, 94%)为无色油状液体。

3.2 MOM保护羟基

MOM是一般是通过MOMCl-DIEA 体系引入;其对酸还是较为稳定的,一般它的脱除需要在强酸条件下进行。

3.2.1 MOM (CH3OCH2-OR)羟基保护示例(J. Org. Chem. 1995,60,7796)

怎么测定有机物里有没有羟基(有机合成中的羟基保护方法有哪些)(3)

在室温下,将DIEA (51.5 mL, 0.297 mol)和MOMCl (15.0 mL, 0.198 mol)分别加入化合物1 (51.0 g, 99 mmol)的DCM (1.0 L)溶液中,反应10分钟。室温搅拌11 h,加入200 mL饱和NH4Cl水溶液。分离水相,有机相用水(100ml),盐水(100ml)洗涤,无水MgSO4干燥,过滤浓缩,得到纯净的化合物 2 (55.3 g, 100%)(微黄油状液体)。

3.2.2 MOM脱保护示例

怎么测定有机物里有没有羟基(有机合成中的羟基保护方法有哪些)(4)

在化合物1 (1.00 g, 1.45 mmol)的溶液中加入两滴(~0.06 mL)浓盐酸。在55℃下搅拌10小时,在混合物中加入饱和NaHCO3(20 mL)水溶液和乙醚(50 mL)。

分离相,用乙醚(550 mL)提取水层。合并有机层用10 ml盐水洗涤,用MgSO4干燥,过滤浓缩。粗品经快速色谱纯化得到化合物2 (0.63 g, 65%)。

3.3 EE(CH3 CH2OCH3CH-OR)保护羟基

EE的性质和THP差不多,这里不加赘述。

3.3.1 (CH3 CH2OCH3CH-OR)羟基保护示例(J.Am.Chem.Soc. 1981,103,2427)

怎么测定有机物里有没有羟基(有机合成中的羟基保护方法有哪些)(5)

在DCM中,以吡啶甲苯磺酸盐为催化剂,在- 22℃条件下化合物1的伯羟基与EE选择性反应,生成化合物2。

3.3.2 EE脱保护示例(J.Am.Chem.Soc. 1986,108,1035)

怎么测定有机物里有没有羟基(有机合成中的羟基保护方法有哪些)(6)

将19 mg (0.043 mmol)的化合物1在0.2 mL乙醚中溶解,将100 mL 1 M的LAH乙醚溶液在0℃下加入。5min后用冷水淬灭,乙醚萃取。蒸发溶剂,残渣溶解在0.5 mL含有少量PPTS的甲醇中。在25℃下搅拌2小时,蒸发甲醇,残渣溶于乙醚中。用饱和碳酸氢钠水洗有机相,用乙醚反反萃水相。合并有机相,盐水洗涤,干燥(Na2SO4,),浓缩。通过高效液相色谱对固体产物进行纯化,得13mg(90%)的油状液体2。

3.4 SEM-Cl(TMSCH2CH2OCH2-)保护羟基

SEM-作为羟基的保护基,其主要特点为最后脱保护可以通过四烷基氟化胺来脱去。SEM醚对分解四氢吡喃基(THP) 和叔丁基二甲基硅醚(TBS)的酸性条件(AcOH-H2O, THF, 45oC, 7小时)是稳定的。

3.4.1 SEM-Cl(TMSCH2CH2OCH2-)保护羟基示例(TL, 1980,3343)

怎么测定有机物里有没有羟基(有机合成中的羟基保护方法有哪些)(7)

在惰性气体保护下,将化合物1溶于DCM 中,加入4-5eq DIEA,在25-40℃下加入SEMCl ( 3 eq),得到产率较高的化合物2.

3.4.2 SEM保护基脱保护示例

怎么测定有机物里有没有羟基(有机合成中的羟基保护方法有哪些)(8)

化合物1溶解在干燥的THF中,滴加Bu4N F-,粗二氧化硅过滤,得到化合物2.

未完,待续。

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