化学专业外语有机合成中保护基的作用课件.ppt

1、化学专业外语有机合成中保护基的作用15.The Role of Protective Groups in Organic Synthesis有机合成中保护基的作用有机合成中保护基的作用词词 汇汇Protective Group、保护基、保护基multifunctional compoundreactive site、反应活性部位、反应活性部位side product、副产物、副产物Reduction、oxidation carbohydrate k:buhaidreit 碳水化合物碳水化合物electrochemistry ilektrukemistri 电化学电化学photolysis fu

2、tlisis 光分解、光解作用光分解、光解作用【课文翻译课文翻译】When a chemical reaction is to be carried out selectively at one reactive site in a multifunctional compound,other reactive sites must be temporarily blocked.selectively silektivli 有选择地有选择地反应活性部位当一个化学反应将要在多功能反应活性部位当一个化学反应将要在多功能化合物中的一个反应活性部位有选择的进行化合物中的一个反应活性部位有选择的进行时，

3、其它的活性部位必须是暂时地受阻（不时，其它的活性部位必须是暂时地受阻（不反应）。反应）。1、Properties Of a Protective Group保护基的性质保护基的性质 Many protective groups have been,and are being,developed for this purpose.prtektiv 保护的、防护的保护的、防护的许多保护性基团已经以及正在因此而发展许多保护性基团已经以及正在因此而发展起来。起来。A protective group must fulfill a number of requirements.fulfill fulfi

4、l 履行、实现、完成一个保护履行、实现、完成一个保护性基团必须能够实现大量的需要。性基团必须能够实现大量的需要。FIt must react selectively in good yield to give a protected substrate that is stable to the projected reactions.Fselectively silektivli 有选择地、有选择地、protected prtektid 保护、保护、substrate sbstreit 底物、基质、底物、基质、project prdekt 计划、设计计划、设计F 它必须能够以较高的产率进行选

5、择性反它必须能够以较高的产率进行选择性反应而给出一个被保护的底物，这个底物对应而给出一个被保护的底物，这个底物对于所计划的反应表现稳定。于所计划的反应表现稳定。FThe protective group must be selectively moved in good yield by readily available,preferably nontoxic reagents that do not attack the regenerated functional group.F available veilbl 可用的、有效的、可用的、有效的、preferably prefrbli 更

6、适宜、更适宜、nontoxic nntksik 无毒的、无毒的、regenerate ridenreit 再生的、使再生再生的、使再生 F保护性基团必须能够以较高的产率通过有效保护性基团必须能够以较高的产率通过有效的，更适宜的、无毒的、不进攻重新产生的功的，更适宜的、无毒的、不进攻重新产生的功能基团的试剂而进行选择性转移（能上能下）。能基团的试剂而进行选择性转移（能上能下）。FThe protective group should form a crystalline derivative(without the generation of new chiral centers)that ca

7、n be easily separated from side products associated with its formation or cleavageF kristlin 结晶性、结晶度、结晶性、结晶度、dirivtiv 衍衍生物、生物、tirl 手（征）性的、手（征）性的、kli:vid 分解、分解、裂解裂解F 保护性基团应该能够结晶（没有产生新的手保护性基团应该能够结晶（没有产生新的手性中心），以便于与与其形成或分解相关的副性中心），以便于与与其形成或分解相关的副产物分离。产物分离。FThe protective group should have a minimum of

8、additional functionality to avoid further sites of reaction.Fminimum minimm 最低限度、最小量最低限度、最小量Fadditional dinl 额外的、附加的额外的、附加的functionality fknliti 功能功能F保护性基团应该具有最低的附加功能以避免保护性基团应该具有最低的附加功能以避免更多的部位（结合点）反应。更多的部位（结合点）反应。Since a few protective groups cannot satisfy all these criteria for elaborate substrat

9、es,criteria kraitiri 标准标准elaborate ilbreit 精致的、精巧的精致的、精巧的substrate sbstreit 底物、基质底物、基质因为一些保护性基团不能满足所有精致的底物因为一些保护性基团不能满足所有精致的底物的标准，的标准，2、Historical Development、发展历史、发展历史 a large number of mutually complementary protective groups are needed and,indeed,are becoming available.mutually mju:tuli 互相地、互相地、c

10、omplementary kmplmentri 补充的补充的、补足的、补足的、available veilbl 有效的有效的因此需要大量互相补充的保护性基团，实因此需要大量互相补充的保护性基团，实际上，这些保护性基团是有效的。际上，这些保护性基团是有效的。In early syntheses the chemist chose a standard derivative known to be stable to the subsequent reactions.syntheses sinsi:z 合成、合成反应合成、合成反应derivative dirivtiv 衍生的、衍生物衍生的、衍生物

11、subsequent sbsikwnt 后来的、随后后来的、随后的、作为结果而发生的的、作为结果而发生的 在早期的合成中，化学家选择一个已知在早期的合成中，化学家选择一个已知的对随后的反应稳定的标准衍生物。的对随后的反应稳定的标准衍生物。Other classical methods of cleavage include acidic hydrolysis(eq.1),reduction(eq.2),and oxidation(eq.3):classical klsikl 经典的、传统的经典的、传统的、cleavage kli:vid 分裂分裂、acidic sidik 酸性的酸性的、hyd

12、rolysis haidrlisis 水解水解 其它的传统分解方法包括酸解（方程式其它的传统分解方法包括酸解（方程式1）、还原反应（方程式）、还原反应（方程式2）、和氧化反应）、和氧化反应（方程式（方程式3）。）。Some of the original work in the carbohydrate area in particular reveals extensive protection of carbonyl and hydroxyl groups.carbohydrate k:buhaidreit 碳水化合碳水化合物、糖类物、糖类、extensive ikstensiv 广泛的广

13、泛的 特别是碳水化合物方面的一些原始性（独特别是碳水化合物方面的一些原始性（独创性）工作展现了对羰基和羟基基团的广创性）工作展现了对羰基和羟基基团的广泛保护作用。泛保护作用。For example，a cyclic diacetonide of glucose was selectively cleaved to the monoacetonide.diacetonide daisitnaid 二丙酮化物二丙酮化物、glucose lu:kus 葡萄糖葡萄糖、cleaved kli:vd 割开割开、monoacetonidesitnaid 单丙酮化物单丙酮化物 例如，葡萄糖的一种环状二丙酮化物

14、可以例如，葡萄糖的一种环状二丙酮化物可以选择性裂解成单丙酮化物。选择性裂解成单丙酮化物。A more recent summary describes the selective protection of primary and secondary hydroxyl groups in a synthesis of gentiobiose,carried out in the 1870s,as triphenylmethyl（三苯甲基）（三苯甲基）ethers.gentiobiose denibais 龙胆二糖龙胆二糖ether i:(r)醚醚、最近的一篇文章概括地描最近的一篇文章概括地描述

15、了在述了在19世纪七十年代进行的合成龙胆二糖过世纪七十年代进行的合成龙胆二糖过程中以及在合成三苯甲基醚过程中，对伯羟基程中以及在合成三苯甲基醚过程中，对伯羟基和仲羟基基团的选择性保护作用。和仲羟基基团的选择性保护作用。As chemists proceeded to synthesize more complicated structures,they developed more satisfactory protective groups and more effective methods for the formation and cleavage of protected compo

16、unds.在进行合成更复杂结构的同时，化学家发展在进行合成更复杂结构的同时，化学家发展了更令人满意的保护基和更有效的形成和分了更令人满意的保护基和更有效的形成和分解被保护化合物的方法。解被保护化合物的方法。3、Development of New Protective Groups、新保护基的发展、新保护基的发展At first a tetrahydropyranyl（四氢吡喃基）（四氢吡喃基）acetal was prepared,by an acid-catalyzed reaction with dihydropyran,to protect a hydroxyl group.pyran

17、yl pirnil 吡喃基、吡喃基、acetal sitl 乙缩乙缩醛、乙醛缩二乙醇、醛、乙醛缩二乙醇、catalyze ktlaiz 催化催化pyran pairn 吡喃吡喃 首先，通过二氢吡喃的酸催化反应制备了四氢吡首先，通过二氢吡喃的酸催化反应制备了四氢吡喃基乙缩醛来保护羟基。喃基乙缩醛来保护羟基。The acetal is readily cleaved by mild acid hydrolysis,but formation of this acetal introduces a new chiral center.acetal sitl 乙缩醛、乙缩醛二乙醇乙缩醛、乙缩醛二乙醇c

18、leaved kli:vd 劈开、剁开、割开劈开、剁开、割开hydrolysis haidrlisis 水解水解introduce intrdju:s 介绍；引进介绍；引进chiral tirl 手（征）性的手（征）性的 乙缩醛很容易被中等强度的酸水解，但是乙缩醛乙缩醛很容易被中等强度的酸水解，但是乙缩醛的形成引进了一个新的手性中心。的形成引进了一个新的手性中心。Formation of the 4-methoxytetrahydropyranyl acetal eliminates this problem.pyranyl pirnil 吡喃基吡喃基acetal sitl 乙缩醛、乙缩醛二乙

19、醇乙缩醛、乙缩醛二乙醇eliminate ilimineit 排除、消除排除、消除 4-甲氧基四氢吡喃基乙缩醛的形成消除甲氧基四氢吡喃基乙缩醛的形成消除了这个问题。了这个问题。Catalytic hydrogenolysis of an O-benzyl protective group is a mild,selective method introduced by Bergmann and Zervas to cleave a benzyl carbamate prepared to protect an amino group during peptide syntheses.haidr

20、udnlsis 氢解作用、破坏加氢（氢解作用、破坏加氢（作用）、作用）、benzil 邻苯甲基、邻苯甲基、k:bmeit 氨基甲酸盐、氨基甲酸盐、peptaid 肽、缩氨酸肽、缩氨酸邻苯甲基保护基的催化氢解作用是邻苯甲基保护基的催化氢解作用是Bergmann和和 Zervas引入的一种在制备肽的过程中，分解引入的一种在制备肽的过程中，分解所制备的苯甲基氨基甲酸盐来保护氨基基团的所制备的苯甲基氨基甲酸盐来保护氨基基团的温和的和选择性的方法。温和的和选择性的方法。FThe method also has been used to cleave alkyl benzyl ethers,stable

21、compounds prepared to protect alkyl alcohols;Fbenzyl benzil 邻苯甲基邻苯甲基Fether i:(r)醚醚 F这种方法也已经用来分解所制备的稳定的化这种方法也已经用来分解所制备的稳定的化合物烷基苯甲基醚来保护烷基醇。合物烷基苯甲基醚来保护烷基醇。benzyl esters are cleaved by catalytic hydrogenolysis under neutral conditions.ester est(r)酯酯catalytic ktlitik 催化剂、起催化作用的催化剂、起催化作用的hydrogenolysis ha

22、idrudnlsis 氢解作用氢解作用、破坏加氢（作用）、破坏加氢（作用）neutral nju:trl 中性的中性的 苯甲基醚在中性条件下被催化氢解作用所分苯甲基醚在中性条件下被催化氢解作用所分解。解。Three selective methods to remove protective groups are receiving much attention:“assisted,”electrolytic,and photolytic removal.electrolytic ilektrlitik 电解的、电解质电解的、电解质、photolytic futlitik 光解的光解的、rem

23、oval rimu:vl 免职、除去、移走、搬迁免职、除去、移走、搬迁 有三种除去保护基的选择性方法引起了关有三种除去保护基的选择性方法引起了关注：注：“assisted,”电解消除法，光解消除法。电解消除法，光解消除法。Four examples illustrate“assisted removal”of a protective group.illustrate ilstreit 说明、表明、给说明、表明、给加插图、（用示例、图画等）说明加插图、（用示例、图画等）说明removal rimu:vl 免职、除去、移走、免职、除去、移走、搬迁搬迁 有四个例子证明了保护基的辅助性消除有四个例子

24、证明了保护基的辅助性消除。A stable allyl group can be converted to a labile vinyl ether group(eq.4);allyl ll 烯丙基烯丙基labile leibail 不安定的、易发生变化的不安定的、易发生变化的vinyl vainl 乙烯基乙烯基ether i:(r)醚醚 一个稳定的烯丙基可以转变成不稳定的乙烯一个稳定的烯丙基可以转变成不稳定的乙烯基醚（方程式基醚（方程式4）。）。a-haloethoxy(eq.5)or-silylethoxy(eq.6)derivative is cleaved by attack at t

25、he-substituent;haloethoxy hluiksi 卤代乙氧基卤代乙氧基silylethoxy sililiksi 甲硅烷基乙氧基甲硅烷基乙氧基derivative dirivtiv 衍生的、衍生物衍生的、衍生物-卤代乙氧基（方程式卤代乙氧基（方程式5）或）或-甲硅烷基乙氧基甲硅烷基乙氧基（方程式（方程式6）的衍生物因为）的衍生物因为取代基被进攻而分取代基被进攻而分解。解。and a stable o-nitrophenyl derivative can be reduced to the o-amino compound,which undergoes cleavage by

26、 nucleophilic displacement:nitrophenyl naitrfenil 硝基苯基、硝基苯基、derivative dirivtiv 衍生物、衍生物、amino minu 氨基的氨基的nucleophilic nju:kliufilik 亲核的、亲质子的亲核的、亲质子的 一个稳定的邻硝基苯基衍生物可以被还原成在一个稳定的邻硝基苯基衍生物可以被还原成在亲核取代反应的作用下而分解的邻氨基化合物。亲核取代反应的作用下而分解的邻氨基化合物。The design of new protective groups that are cleaved by“assisted remo

27、val”is a challenging and rewarding undertaking.removal rimu:vl 免职、除去、免职、除去、challenging tlindi 挑战性的挑战性的、rewarding riw:di 报报答的、有益的、答的、有益的、undertaking ndteiki 事业事业、工作、工作 因因“assisted removal”而分解的新的保护基的设计而分解的新的保护基的设计是一项挑战性和值得一做的事业（充满了挑战和是一项挑战性和值得一做的事业（充满了挑战和机遇的工作）。机遇的工作）。Removal of a protective group by

28、electrolytic oxidation or reduction can be very satisfactory.removal rimu:vl 免职、除去、移走、搬迁免职、除去、移走、搬迁electrolytic ilektrlitik 电解的、由电解产生电解的、由电解产生的、电解质、的、电解质、satisfactory stisfktri 令人令人满意的、符合要求的满意的、符合要求的 用电解氧化或还原除去保护基是非常令人满意用电解氧化或还原除去保护基是非常令人满意的。的。FThe equipment required ranges from a minimum of two ele

29、ctrodes,a potentiostat,and a source of DC current to quite sophisticated systems.F electrode ilektrud 电极、电极、potentiostat ptenistt 稳压器、稳压器、sophisticated sfistikeitid 高度发展的、精密复杂的高度发展的、精密复杂的 F所需要的设备从最低限度的两个电极，稳压所需要的设备从最低限度的两个电极，稳压器和直流电源到到非常精密复杂的系统。器和直流电源到到非常精密复杂的系统。F A suitable electrolyte/solvent syst

30、em is needed,and the deprotected product must not undergo further electrochemistry under the experimental conditions.F electrolyte ilektrlait 电解、电解液、电解、电解液、solvent slvnt 溶剂溶剂、electrochemistry ilektrukemistri 电化学电化学F同时需要合适的电解液同时需要合适的电解液/溶剂系统，而且去质子溶剂系统，而且去质子化的产物在实验条件下必须不能发生进一步的化的产物在实验条件下必须不能发生进一步的电化学反

31、应。电化学反应。The use and subsequent removal of chemical oxidants or reductants(e.g.,Cr or Pb salts;Pt-C or Pd-C)are eliminated.subsequent sbsikwnt 后来的、随后的、后来的、随后的、eliminate ilimineit 排除、消除、排除、消除、Cr、chromium krumim、Pb、plumbum plmbm、Pt、platinum pltinm 化学氧化剂或还原剂化学氧化剂或还原剂(例如例如 Cr 或或Pb salts；Pt-C 或或 Pd-C)的使用和

32、随后的去除被消除。的使用和随后的去除被消除。Reductive cleavages have been carried out in high yield at-1 to-3 V(vs.SCE)depending on the group;volt vult还原分解已经在还原分解已经在-1 到到-3 V范围内依赖于基团以范围内依赖于基团以高产率进行。高产率进行。Oxidative cleavages in good yield have been realized at 1.5-2 V(vs.SCE).在在1.5-2 V的氧化分解也已经以高产率实现。的氧化分解也已经以高产率实现。For sys

33、tems possessing two or more electrochemically labile protective groups,selective cleavage is possible when the half wave potentials,E1-2,are sufficiently different;electrochemically ilektrukemikli 电气化学电气化学地、地、labile leibail 不稳定的、易变化的、易分不稳定的、易变化的、易分解的、解的、potential ptenl 潜在的、有可能的、潜在的、有可能的、sufficiently

34、 sfintli 足够地、充分地足够地、充分地对于拥有两个或更多电化学上不稳定的保护基对于拥有两个或更多电化学上不稳定的保护基来说，当半波电位来说，当半波电位E1-2差异较大时，可能发生选差异较大时，可能发生选择性分解。择性分解。excellent selectivity can be obtained with potential differences on the order of（属于（属于一类的，与一类的，与相似的）相似的）0.25 V.excellent ekslnt potential ptenl 潜在的、有可能的潜在的、有可能的volt vult 在电势差接近在电势差接近0.2

35、5V时，可以得到良好的时，可以得到良好的选择性分解。选择性分解。Protective groups that have been removed by electrolytic oxidation or reduction are described at the appropriate places in this book;electrolytic ilektrulitik 电解的、由电解产电解的、由电解产生的、电解质、生的、电解质、appropriate prupriit 适当适当的、恰当的、合适的的、恰当的、合适的这本书在合适（一定）的位置对用电解氧化这本书在合适（一定）的位置对用电解

36、氧化或电解还原可以去除的保护基进行了介绍。或电解还原可以去除的保护基进行了介绍。pa review article by Mairanovsky discusses electrochemical removal of protective groups.pMairanovsky所写的一篇综述性文章保护基的所写的一篇综述性文章保护基的电化学去除方法。电化学去除方法。Photolytic cleavage reactions(e.g.,of o-nitrobenzyl,phenacyl,and nitrophenyl-sulfenyl derivatives)take place in high

37、 yield on irradiation of the protected compound for a few hours at 254350 nm.electrolytic ilektrulitik 电解的、电解的、phenacyl fensil 苯甲酰甲基苯甲酰甲基、sulfenyl slfenil 氧硫基氧硫基irradiation ireidiein 放射、照射放射、照射在在254-350 nm范围对所保护的化合物进行辐射，范围对所保护的化合物进行辐射，光分解作用（例如：邻硝基苯甲基、苯甲酰甲基光分解作用（例如：邻硝基苯甲基、苯甲酰甲基、硝基苯基亚磺酰基的衍生物的光解作用）可以、硝

38、基苯基亚磺酰基的衍生物的光解作用）可以以高产率发生。以高产率发生。For example，the o-nitrobenzyl group,used to protect alcohols,amines,and carboxylic acids,has been removed by irradiation.amine mi:n 胺、胺、carboxylic k:bksilik 羧基的、羧基的、irradiation ireidiein 放射、照射放射、照射、光渗、光渗 例如，用来保护醇、胺和羧酸的邻硝基苯甲例如，用来保护醇、胺和羧酸的邻硝基苯甲基可以利用辐射去除。基可以利用辐射去除。Prote

39、ctive groups that have been removed by photolysis are described at the appropriate places in this book;photolysis futlisis 光分解、光解作用光分解、光解作用appropriate prupriit 适当的、合适的适当的、合适的 已经用光解作用去除的保护基将在这本书的适当已经用光解作用去除的保护基将在这本书的适当的地方进行介绍。的地方进行介绍。in addition,the reader may wish to consult three review articles.另外

40、，读者可能希望参考三篇综述。另外，读者可能希望参考三篇综述。To select a specific protective group,the chemist must consider in detail all the reactants,reaction conditions,and functionalities involved in the proposed synthetic scheme.从这本书中选择保护基为了选择特效的保护基从这本书中选择保护基为了选择特效的保护基，化学家必须对所提出的合成系统中涉及到的，化学家必须对所提出的合成系统中涉及到的所有反应物，反应条件以及功能进行

41、详细的考所有反应物，反应条件以及功能进行详细的考虑。虑。4、Selection of a Protective Group from This Book First he or she must evaluate all functional groups in the reactant to determine those that will be unstable to the desired reaction conditions and require protection.evaluate ivljueit 评价评价首先，他或她必须对反应物的所有功能基团首先，他或她必须对反应物的所有

42、功能基团进行评价，来决定哪些基团对于所期望的反进行评价，来决定哪些基团对于所期望的反应条件不稳定和需要保护。应条件不稳定和需要保护。The chemist should then examine izmin reactivities of possible protective groups,listed in the Reactivity Charts（图表）（图表）,to determine compatibility（kmptbilti、兼容性）兼容性）of protective group and reaction conditions.然后，化学家应该对列在反应图中的可能的然后，化学

43、家应该对列在反应图中的可能的保护基进行检测来确定保护基和反应条件的保护基进行检测来确定保护基和反应条件的兼容性。兼容性。The protective groups listed in the Reactivity Charts have been used most widely;consequentlyknsikwntli,considerable knsidrbl experimental information is available for them.列在反应图中的保护基已经得到了最广泛的列在反应图中的保护基已经得到了最广泛的使用，因此化学家就可以获得大量的实验信使用，因此化学家就可

44、以获得大量的实验信息。息。He or she should consult the complete kmpli:t list of protective groups in the relevant chapter and consider their properties.他或她必须对在相关章节中列出保护基的整个表他或她必须对在相关章节中列出保护基的整个表格进行考虑，考虑它们的性质。格进行考虑，考虑它们的性质。It will frequently（往往）（往往）be advisable dvaizbl to examine the use of one protective group f

45、or several functional groups.检测具有几种功能的一个保护基的用途往往是明检测具有几种功能的一个保护基的用途往往是明智的。智的。(i.e.,a 2,2,2-trichloroethyl group to protect a hydroxyl group as an ether i:,a carboxylic k:bksilik acid as an ester est,and an amino mi:nu group as a carbamate k:bmeit.)（也就是（也就是2,2,2-三氯乙基可以作为三氯乙基可以作为醚醚来保护来保护羟基羟基，作为，作为酯酯来保

46、护羧基，作为来保护羧基，作为氨基甲酸盐氨基甲酸盐来保护氨来保护氨基）。基）。When several protective groups are to be removed simultaneously（saimlteinisli、同、同时地）时地）,it may be advantageous dvnteids to use the same protective group to protect different functional groups.当几个保护基要同时去除时，用同一个保护基当几个保护基要同时去除时，用同一个保护基来保护不同的基团是有利的（方便的）。来保护不同的基团是有利的

47、（方便的）。(e.g.,benzyl group，removed by hydrogenolysis,to protect an alcohol and a carboxylic acid).hydrogenolysis haidrudnlsis 氢解作用、氢解作用、破坏加氢（作用）破坏加氢（作用）（例如，用可以由氢解作用去除的苯甲基来保护（例如，用可以由氢解作用去除的苯甲基来保护醇和羧酸）。醇和羧酸）。When selective removal is required,different classes of protection must be used.当需要选择性去除时，必须使用不同

48、种类的保护当需要选择性去除时，必须使用不同种类的保护。(e.g.，a benzyl ether i:,cleaved by hydrogenolysis haidrudnlsis but stable to basic hydrolysis(haidrlisis水解水解),to protect an alcohol,and an alkyl ester est,cleaved by basic hydrolysis but stable to hydrogenolysis,to protect a carboxylic k:bksilik acid).（例如，可以被氢解作用分解而对碱性水解稳（

49、例如，可以被氢解作用分解而对碱性水解稳定的苯甲基醚可以用来保护醇，而可以被碱性定的苯甲基醚可以用来保护醇，而可以被碱性水解分解却对氢解稳定的烷基醚可以用来保护水解分解却对氢解稳定的烷基醚可以用来保护羧酸。）羧酸。）If a satisfactory stisfktri protective group has not been located，the chemist has a number of alternatives:lt:ntiv:如果找不到符合要求的保护基，化学家仍然如果找不到符合要求的保护基，化学家仍然具有大量可供选择的方法：具有大量可供选择的方法：rearrange ri:rei

50、nd the order of some of the steps in the synthetic scheme so that a functional group no longer requires protection or a protective group that was reactive in the original ridinl scheme is now stable;重新安排合成系统中一些步骤的顺序，保证官重新安排合成系统中一些步骤的顺序，保证官能团不再需要保护或者在原来的系统中的活性能团不再需要保护或者在原来的系统中的活性保护基现在变得稳定；保护基现在变得稳定；r