În chimia organică, numim o grupă de protecție (sau o grupă de protecție ) o grupă funcțională introdusă în moleculă dintr-o funcție chimică pentru a masca reactivitatea sa totală sau parțială. Scopul introducerii unui grup protector este îmbunătățirea selectivității următoarelor reacții.
În timpul unei sinteze în mai mulți pași, este obișnuit să te afli confruntat cu probleme de chemoselectivitate atunci când mai multe grupuri funcționale pot reacționa în timpul aceleiași reacții. În acest caz, se încearcă transformarea uneia sau mai multor grupe funcționale în alte grupuri care vor fi inerte în condițiile de reacție alese. Acest pas se numește protecție. Odată ce reacția a fost efectuată în prezența grupărilor protectoare, acestea din urmă sunt din nou transformate pentru a reveni la grupările funcționale de pornire; este „deprotejare”.
Un grup funcțional trebuie să îndeplinească 7 criterii pentru a fi considerat un bun grup protector, prevenind astfel distrugerea acestuia sau inhibându-i reactivitatea în timpul unei reacții chimice:
În timpul sintezei organice , mai multe grupuri protectoare pot fi prezente simultan pe un substrat. Strategia de sinteză aleasă va necesita deprotejarea selectivă și succesivă a diferitelor funcții. Prin urmare, este important să puteți elimina un grup protector fără a modifica celelalte grupuri prezente pe substrat. Diferitele grupuri de protecție sunt clasificate în „seturi ortogonale”, care sunt seturi ideale care grupează grupuri sensibile la aceleași condiții de deprotejare.
Philip Kocienski distinge 13 seturi ortogonale de grupuri de protecție, în funcție de faptul că sunt scindate de:
Cele Aminele au trei reactivitate pot fi protejate. Sunt nucleofile , bazice și, pentru aminele primare și secundare, relativ acide . Aminele pot fi protejate sub formă de imide , amide , carbamați , imine , enamine , sulfonil , N - sulfenil , N - alchil sau derivați de N - silil și peste 350 de grupări de protecție a aminei.
Au fost dezvoltate multe strategii pentru protecția alcoolului . Aceste cunoștințe sunt deosebit de importante atunci când lucrează în seria de zaharuri . Vă rugăm să rețineți că gruparea tosil (Ts-) nu este o grupă protectoare pentru alcooli , ci o grupă care permite substituirea lor nucleofilă prin crearea unei grupări mai bune ( pK A ( acid paratoluenesulfonic / tosilat) <0) .
Protejat în | GP pentru R-OH | Numele de familie | Moleculă | Reactiv |
Rezistent la
A = Acid, Ox = Oxidant, Nu = Nucleofil |
Protecţie | Note |
Eter | Pe mine- | Metil- | Me2SO4 / NaOH
MeX / bază (tBuOK) |
A, Bou, Nu (Roșu, RM, B) | BBr3 | Deprotejare dificilă RO-Me foarte stabilă | |
Bn- | Benzil- | PhCH2Cl / Pyr (bază) | A, Bou, Nu (Roșu, RM, B) | H2 / Pd-C sau Na, NH3 liq | Uneori dificil de divizat
Reacție de mesteacăn |
||
Tr- | Trityl- | Ph3CCl / pyr (bază) | Ox, Nu (H-, RM, B) | HCOOH; H2O (acid) | Voluminos ⇒ alcooli primari selectivi
Carbanion stabil |
||
PMB- | p- metoxibenzil | PMB-Cl / bază | Bou, Nu (Roșu, RM, B) | DDQ | Reacție radicală (monoelectronică) | ||
Ether Silyl | TMS- | Trimetilsilil | TMS-Cl + bază de azot nucleofil
(Et3N, imidazol) |
Bou non-acid non-bazic | Acid (H +, H2O)
Ioni fluorura de bază (K2CO3, MeOH) HF sau TBAF |
Amina mai nucleofilă decât alcoolul + GP mai bun decât Cl
Si poate fi pentavalent + vrac (Si-C: 189pm, CC: 153pm) Cataliză nucleofilă fragilă SI-O: 530 kJ.mol-1 CO: 340kJ.mol-1 SI-X bun Si-F 810 kJ.mol- 1 CF: 450 kJ.mol-1 |
|
TBDMS-
TBDPS- |
terț -butildimetilsilil
terț -butildifenilsilil |
Acid puternic sau fluorurat | Mai puțin fragil pentru că mai aglomerat
Non-ortogonal (alegerea prețului?) |
||||
SFATURI- | triizopropilsilil | Acid puternic sau fluorurat | |||||
Acetal | THP- | Tetrahidropiran | DHP + acid (APTS) | Bou, Nu (Roșu, RM, B) | Acetal: BF3 (acid Lewis)
sau acid Brönsted (H2SO4) |
Formează un carbon asimetric (semnale complexificate)
Utilizat pe scară largă, deoarece este ieftin și ușor de utilizat |
|
MAMA-
LA FEL- |
Eter metoximetilic
(2-metoxietoxi) metil eter |
MOM-CL + bază | Bou, Nu (Roșu, RM, B) | Acid concentrat (acetal) (HCl) | Acetal = destul de stabil | ||
Ester | Ac- | Acetat | Ac2O / Pyr (DMAP) sau AcCl | Acid, bou | K2CO3, MeOH sau KOH, THF | ||
Piv- sau Pv- | pivaloil | PivCl / Et 3 N | ? | K2CO3, MeOH sau KOH, THF | |||
Dioli
(Acetal ciclic) |
1,3 dioxolan | 1,2 diol ⇒ cetonă | Bou, Nu (Roșu, RM, B) | Acid Lewis, HCl etc.
Acid |
Condiții de protecție selectivă
Posibilitatea transacetalizării (subprodus de metanol → coloană de distilare) |
||
1,3 dioxan | 1,3 diol ⇒ aldehidă | Bou, Nu (Roșu, RM, B) |
Această funcție este protejată în principal prin adăugarea unui diol (cel mai adesea etan-1,2-diol ) care face posibilă formarea unei funcții ketale (> C (OR) 2 ). Pentru a efectua reacția inversă, trebuie doar să adăugați apă într-un mediu acid pentru a vă recâștiga funcția cetonică .
De alchinele pot reacționa prin legătura lor triplă sau, în cazul alchinelor terminale, ca acidul Bronsted .
Protecția legăturii triple poate fi realizată prin formarea unui complex între alchină și octacarbonil dicobalt . Alchinul este regenerat prin oxidarea complexului.
Protecția acidității alchinelor terminale se realizează în mod convențional prin deprotonare urmată de reacția cu clorură de trimetilsilan pentru a forma un trimetilsilil terminal. Deprotejarea se realizează prin hidroliză ( carbonat de potasiu și metanol) sau prin adăugarea de ioni fluor , de exemplu cu TBAF .
Pot fi utilizate alte grupări trialchilsilil, cum ar fi trietilsilil (TES), terț -butildimetilsilil (TBDMS) sau benzildimetilsilil (BDMS). Când grupa de protecție este suficient de voluminoasă, legătura triplă a alchinului poate fi protejată de hidrogenarea catalitică selectiv peste alchene.
Protecția unui alchin terminal poate fi realizată și de un hidroxialchil, deprotejarea poate fi efectuată prin reflux într-o soluție de hidroxid de sodiu benzenic .