10.8 : Защита спиртов

Этот урок углубляется в концепцию защиты и снятия защиты функциональной группы, фундаментальной для синтетической органической химии. Эти явления объясняются на примере алифатических и ароматических спиртов.

Защита

Здесь защитная группа пределена как маскирующий агент, делающий более реактивные виды инертными к заданному набору условий. Эта концепция изображена на иллюстрации потока жидкости через различные выпускные отверстия в узле труб. Аналогия помогает понять роль защитной группы в селективности реакции, как в случае литий-органического алкилирования галогенида в присутствии конкурирующей кислотной спиртовой группы. На примере показано, как защита спиртовой группы помогает добиться алкилирования галогенида. Популярные защитные группы для спиртов включают семейство триалкилсилилов для нуклеофилов или углеродных и азотистых оснований, а также группу тетрагидропиранила (THP) для сильных оснований. В первом примере галогенид производного триалкилсилила реагирует со спиртом в присутствии нуклеофильного катализатора с образованием триалкилсилилового эфира.

Снятие защиты

За каждой защитой следует снятие защиты после намеченной реакции. Снятие защиты возвращает систему в исходное состояние. При защите триалкилсилильными группами снятие защиты достигается путём использования фторидных солей, таких как фторид тетра-н-бутиламмония (TBAF), которые растворимы в органических растворителях. Здесь повторное протонирование кислорода регенерирует первоначальный спирт. В случае защиты ТНР снятие защиты достигается с помощью кислотного гидролиза.

Принцип проектирования

На этом уроке также разъясняются принципы проектирования защитной группы на примере дома, находящегося в различных внешних погодных условиях. Это демонстрирует избирательность, предлагаемую защитной группой в конкретной среде. Например, THP защищает алкоголь от сильных оснований. Образующийся при этом ацеталь устойчив по отношению к основаниям, но подвержен кислотному гидролизу.

Помимо условий реакции, реакционная способность защищаемой молекулы также играет ключевую роль в создании подходящей защитной группы. Например, способность метиловых эфиров защищать фенолы оказывается неприемлемой для алифатических спиртов. Здесь ключевую роль играет стабильность соответствующих уходящих групп при снятии защиты. Например, алкоксиды, в отличие от феноксидов, являются плохими уходящими группами для снятия защиты бромистым водородом.

В следующей таблице суммированы различные группы защиты/снятия защиты для разных типов спиртов и связанных с ними состояний:

Защитная группа	Состав	Защищает	От	Защита	Снятие защиты
Триалкилсилил (R3Si–), e.g., TBDMS	Me3Si–OR (Me3C)Me2Si–OR	Спирты (OH в целом)	Нуклеофилы,, Основания C или N	R3SiCl, base	H+, H2O, or F−
Тетрагидропиранил (ТДП)		основание (OH в целом)	Почти все	3,4-Дигидропиран, H+	H+, H2O
Benzyl ether (OBn)		основание (OH in general)	Almost everything	NaH, BnBr	H2, Pd/C, or HBr
Метиловый эфир (ArOMe)		Фенолы (ArOH)	Основания	NaH, MeI, or (MeO)2SO2	BBr3, HBr, HI, Me3SiI