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有机合成保护基—醇羟基保护与脱保护(二)
分类 :新闻
发布时间 :2024/04/07
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在上一篇文章中,我们探讨了醚类保护基在保护羟基方面的应用。本文将进一步深入讨论羟基保护策略,主要包括酯类保护基的应用以及二醇的保护。通过分析各类保护基的特性和应用场景,希望能加深大家对羟基保护策略的理解,从而在合成过程中能有更加灵活的选择。


01

酯类保护基(酰基保护基)



酯类保护基是一种经济有效的羟基保护方法,大致可以分为羧酸酯、碳酸酯和磺酸酯,其中最常用的是羧酸酯类保护基。








羧酸酯

羧酸酯类保护基常用的有乙酰基(Ac)、苯甲酰基(Bz)、特戊酰基(Piv)等,广泛用于糖化学、多肽化学等的合成中。引入酰基的方法一般大同小异,用相应的酰氯或者酸酐在碱(以吡啶,三乙胺为主)存在下与醇反应得到相应的酯。若反应过慢,尤其是大位阻的底物,可以加入DMAP来加速反应。另外,在多羟基底物中,特戊酰氯可以选择性的保护伯醇。



一般情况下,酯基在碱性条件下水解即可除去,如K2CO3、NH3、水合肼等。上述提到的酰基水解能力顺序大致为:特戊酰基Piv<苯甲酰基Bz<乙酰基Ac,利用这些保护基的水解难易,可以在特戊酰基存在下,选择性的脱去乙酰基等。引入与脱去的常用条件及实例如下:


01 乙酰基(Ac)

保护:①:Ac2O或AcCl,Py,DMAP;②:Ac2O,TMSOTf(Cat.), CH2Cl2 ,0℃



脱保护:①:K2CO3 ,MeOH/H2O,20℃;②:NH2NH2 ,MeOH



02 苯甲酰基(Bz)

保护:BzCl,Et3N,CH2Cl2,0℃


脱保护:①:NaOH,MeOH;②:Et3N,MeOH,H2O(1:5:1),reflux


03 特戊酰基(Piv)

保护:①:PivCl,Py,0-25℃,DCM;②:Piv2O,MgBr2,TEA,CH2Cl2,r.t.


脱保护:①:Bu4N+OH-,20℃;②:MeONa,MeOH








碳酸酯

碳酸酯同样也是保护羟基的一种手段,可以通过碱水解脱除,也可以利用第二个烷基取代物脱去碳酸酯,常用的保护基有9-芴甲氧羰基(-Fmoc)、2,2,2-三氯乙氧羰基(-Troc)等,引入与脱去的常用条件及实例如下:


01 9-芴甲氧羰基(-Fmoc)

保护:Fmoc-Cl,Py,0℃;脱保护:①:Et3N,Py;②:DBU,CH2Cl2



02 2,2,2-三氯乙氧羰基(-Troc)

保护:①:Troc-Cl,Py,20℃;②:Troc-Cl,Et3N,DMAP,CH2Cl2



脱保护:①:Zn/AcOH,20℃;②:K2CO3,MeOH/H2O









磺酸酯

磺酸酯保护基主要用于保护糖类化合物,也可以用于某些特定的化合物中。常用的有甲烷磺酰基(Ms)、对甲苯磺酰基(Ts)等,不过很多情况下,引入磺酰基(OMs,OTs)更多的是作为离去基团进行反应的。



01 甲烷磺酰基(Ms)

保护:Ms-Cl,Et3NCH2Cl2,0℃;脱保护:Na(Hg),i-PrOH


02 对甲苯磺酰基(Ts)

保护:Ts-Cl,Py,CH2Cl2,0℃;脱保护:hv,Et3N,MeOH



02

二醇的保护



二醇(1,2-二醇和1,3-二醇)在合成设计和天然化合物如大环内酯等中非常普遍,从而衍生出了许多相应的保护基。二醇的保护通常是用醛酮来实现,同样的,醛酮也可以通过二醇进行保护,共同的保护基称为缩醛,缩酮。其中,二氧戊环,二氧六环类是二醇最普遍的保护基。基于热力学稳定性的因素,缩醛类保护基更倾向于形成六元环即二氧六环,而缩酮类保护基更容易形成五元环,如:最常用的缩醛类是苄叉保护基,引入方法有PhCHO/ZnCl2或H+、PhCH(OMe)2/TsOH/DMF等;缩酮类最常用的是丙酮叉保护基,用丙酮或者2,2-二甲氧基丙烷通过酸催化引入。


缩醛和缩酮一般都是酸敏感的,可以在酸性条件下脱保护,另外苄叉保护基还可以通过氢解反应除去。



除了缩醛缩酮外,碳酸酯也可以用来保护二醇,如三光气在碱(Py,Et3N)存在下与1,2-二醇反应生成碳酸酯,如:


本文主要介绍了酯类保护基在羟基保护中的应用以及二醇的保护和脱保护,旨在拓宽研究者在合成工作时的选择范围。在实际操作中,研究者可以根据具体实验条件选择合适的保护与去保护策略,以期达到更高的合成效率。


自2003年成立以来,昊帆生物一直专注于缩合剂、保护剂、多肽药物以及脂质体膜材等领域的研发和销售。公司现已推出多种保护试剂,诸如Fmoc-Cl/Fmoc-Osu、Troc-Cl/Troc-Osu、Tr-Cl、DMT-Cl等,我们期待有兴趣的客户来电咨询,共同探讨合作机会。