基团保护方法及其应用课件.ppt
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- 基团 保护 方法 及其 应用 课件
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1、第一讲第一讲第九章第九章 基团保护在药物基团保护在药物 合成技术中的应用合成技术中的应用制药工程教研室制药工程教研室 杜会茹杜会茹河北化工医药职业技术学院河北化工医药职业技术学院工作任务工作任务w完成醇、酚羟基成醚、成酯、缩醛、缩酮的完成醇、酚羟基成醚、成酯、缩醛、缩酮的保护方法及脱保护。保护方法及脱保护。学习目标学习目标w1 1了解基团保护的含义、基团保护方法及其了解基团保护的含义、基团保护方法及其 应用、理想保护基的要求。应用、理想保护基的要求。w2 2掌握醇、酚羟基的保护方法,了解各类保掌握醇、酚羟基的保护方法,了解各类保 护法特点、脱保护方法及其应用。护法特点、脱保护方法及其应用。基团
2、保护反应基团保护反应w当一个化合物有多个官能团时,假如想在官能团当一个化合物有多个官能团时,假如想在官能团A A处进行处进行转换反应,而不希望影响到分子中其他官能团转换反应,而不希望影响到分子中其他官能团B B、C C等时,等时,常先使官能团常先使官能团B B、C C等与某些试剂反应,生成其相应的衍生等与某些试剂反应,生成其相应的衍生物,待达到目的之后再恢复为原来的官能团的反应物,待达到目的之后再恢复为原来的官能团的反应 。基团保护的重要性基团保护的重要性w近年来由于合成复杂的天然有机物的需要,促进了对基团保近年来由于合成复杂的天然有机物的需要,促进了对基团保护的研究和发展,而许多新型、选择性
3、高的保护基的出现和护的研究和发展,而许多新型、选择性高的保护基的出现和应用,又反过来推动和提高了许多更加复杂的天然有机物和应用,又反过来推动和提高了许多更加复杂的天然有机物和药物的合成水平和速度。两者互相影响,形成了在多肽、核药物的合成水平和速度。两者互相影响,形成了在多肽、核酸、大环抗生素、甾体和生物碱等全合成工作的迅猛发展酸、大环抗生素、甾体和生物碱等全合成工作的迅猛发展 。理想保护基的要求理想保护基的要求 w引入保护基的试剂应易得、稳定及无毒;引入保护基的试剂应易得、稳定及无毒;w保护基不带有或不引入手性中心;保护基不带有或不引入手性中心;w保护基在整个反应过程中是稳定的;保护基在整个反
4、应过程中是稳定的;w保护基的引入及脱去,收率是定量的;保护基的引入及脱去,收率是定量的;w脱保护后,保护基部分与产物容易分离。脱保护后,保护基部分与产物容易分离。 主要内容主要内容w醇、酚羟基的保护醇、酚羟基的保护 w氨基的保护氨基的保护w羧酸的羧酸的O OH H键及硫醇的键及硫醇的S SH H键的保护键的保护w醛酮羰基的保护醛酮羰基的保护第一节第一节 醇、酚羟基的保护醇、酚羟基的保护 方法:方法:w成醚成醚w成酯成酯w成缩醛、缩酮成缩醛、缩酮一、一、 形成醚类衍生物形成醚类衍生物方法:方法: 1. 1. 甲醚甲醚 2. 2. 叔丁基醚叔丁基醚 3. 3. 苄醚苄醚 4. 4. 烯丙醚烯丙醚
5、5. 5. 三甲基硅烷醚三甲基硅烷醚 1. 1. 甲醚保护基甲醚保护基w甲基化方法:采用硫酸二甲酯及浓氢氧化钠溶液或甲基化方法:采用硫酸二甲酯及浓氢氧化钠溶液或碘甲烷与氧化银中进行,采用碘甲烷与氧化银中进行,采用DMFDMF或或DMSODMSO作溶剂可作溶剂可加速反应。加速反应。 w优点:对酸、碱和氧化剂均稳定优点:对酸、碱和氧化剂均稳定 w缺点:不易脱去缺点:不易脱去1. 1. 甲醚保护基甲醚保护基脱去甲醚的方法脱去甲醚的方法w各种酸的酸解(如硫酸在室温下,浓盐酸封管加热、氢溴酸各种酸的酸解(如硫酸在室温下,浓盐酸封管加热、氢溴酸/ /乙酸回流、氢碘酸回流、盐酸吡啶盐熔融)乙酸回流、氢碘酸回
6、流、盐酸吡啶盐熔融)w氧化剂的氧化(如硝酸;铬酸酐;硫酸铈)氧化剂的氧化(如硝酸;铬酸酐;硫酸铈)wLewisLewis酸(如氧化铝、三溴化铝、三氯化硼、三溴化硼等)酸(如氧化铝、三溴化铝、三氯化硼、三溴化硼等)w强亲核试剂(如碘化镁、碘化甲基镁、碘化锂在强亲核试剂(如碘化镁、碘化甲基镁、碘化锂在2,4,62,4,6三三甲基吡啶中回流、氨基钠甲基吡啶中回流、氨基钠/ /六氢吡啶、乙硫醇钠、丙硫醇钠、六氢吡啶、乙硫醇钠、丙硫醇钠、对甲苯硫酚钠等)对甲苯硫酚钠等)应用举例应用举例w常用三卤化硼为脱甲基试剂。反应条件温和,可常用三卤化硼为脱甲基试剂。反应条件温和,可于室温下进行。三氯化硼可选择性的对
7、羰基邻位于室温下进行。三氯化硼可选择性的对羰基邻位的甲氧基脱除保护。的甲氧基脱除保护。OMeCOOMeCOOMeMeOBCl3OHCOOMeCOOMeMeO2. 2. 叔丁基醚保护基叔丁基醚保护基w保护方法:将待保护的醇溶于二氯甲烷或成悬浮物,在酸保护方法:将待保护的醇溶于二氯甲烷或成悬浮物,在酸催化下,加入过量异丁烯在室温下反应,即可得到高收率催化下,加入过量异丁烯在室温下反应,即可得到高收率的相应叔丁基醚。的相应叔丁基醚。 常用的催化剂有浓硫酸或三氟化硼常用的催化剂有浓硫酸或三氟化硼磷酸络合物。磷酸络合物。 w脱保护方法:无水三氟乙酸(脱保护方法:无水三氟乙酸(1 116h16h,0 02
8、020)及溴化氢)及溴化氢/ /冰乙酸(冰乙酸(30min30min,r.tr.t. .)。)。 w用于多肽合成中含羟基氨基酸和甾类化合物合成时醇羟基用于多肽合成中含羟基氨基酸和甾类化合物合成时醇羟基的保护的保护 ROH + Me2C=CH2ROCMe33. 3. 苄醚保护基苄醚保护基w用于保护糖类及氨基酸中的醇羟基用于保护糖类及氨基酸中的醇羟基 w苄醚常常是结晶性固体,对碱、某些亲核试剂及氧化剂、氢苄醚常常是结晶性固体,对碱、某些亲核试剂及氧化剂、氢化铝锂等是稳定的。化铝锂等是稳定的。 w脱除方法:氢解脱除方法:氢解 10%Pd-C10%Pd-C是最常用的催化剂,另外,是最常用的催化剂,另外
9、,Raney-NiRaney-Ni,Rh-AlRh-Al2 2O O3 3也是常用的氢解催化剂。或环己烯、环也是常用的氢解催化剂。或环己烯、环己二烯、甲酸、甲酸铵等。己二烯、甲酸、甲酸铵等。 应用举例应用举例w抗肿瘤药阿糖胞苷的合成抗肿瘤药阿糖胞苷的合成 :用苄基保护阿拉伯糖:用苄基保护阿拉伯糖的羟基的羟基 4.4.烯丙醚保护基烯丙醚保护基 w在中等酸性及碱性条件下稳定在中等酸性及碱性条件下稳定w脱保护方法:强碱;缓和的条件下过渡金属试剂脱保护方法:强碱;缓和的条件下过渡金属试剂 Rh(1)Rh(1)、Ir(1)Ir(1)、Pd(0)Pd(0)w用于寡糖的合成用于寡糖的合成 5.5.三甲基硅烷
10、醚保护基三甲基硅烷醚保护基w方法:在有机碱(如吡啶)存在下加入氯代三甲基硅烷以及方法:在有机碱(如吡啶)存在下加入氯代三甲基硅烷以及在酸性催化剂存在下加入六甲基三硅烷胺。在酸性催化剂存在下加入六甲基三硅烷胺。引入及脱去的条件均非常缓和引入及脱去的条件均非常缓和 广泛应用于保护糖、甾体及其它醇的羟基,同时可降低广泛应用于保护糖、甾体及其它醇的羟基,同时可降低它们的极性。它们的极性。 5.5.三甲基硅烷醚保护基三甲基硅烷醚保护基w脱除方法:在稀醇溶液中加热回流脱除方法:在稀醇溶液中加热回流 w例如:前列腺素的合成例如:前列腺素的合成 举例:缩氨酸的合成举例:缩氨酸的合成wL -L -丝氨酸用丝氨酸
11、用HMDS/TMSClHMDS/TMSCl 处理转化为三甲基衍生物,处理转化为三甲基衍生物,随后与光气反应环化得中间体。随后与光气反应环化得中间体。三甲基硅烷醚脱保护基三甲基硅烷醚脱保护基w举例:前列腺素的合成举例:前列腺素的合成二、形成羧酸酯衍生物二、形成羧酸酯衍生物方法:方法:w甲酸酯甲酸酯w乙酸酯乙酸酯 w苯甲酸酯及其衍生物苯甲酸酯及其衍生物 1.1.甲酸酯保护基甲酸酯保护基w特点是易于形成,并可以在乙酰基及其他酰基存在特点是易于形成,并可以在乙酰基及其他酰基存在下选择性地脱除。下选择性地脱除。 w保护方法保护方法: :可以用可以用90%90%甲酸;甲酸;70%70%甲酸中含少量的过甲酸
12、中含少量的过氯酸;甲酸氯酸;甲酸/ /乙酐的吡啶溶液;甲乙酸酐乙酐的吡啶溶液;甲乙酸酐/ /吡啶以及吡啶以及DMFDMF和苯甲酰氯的加成物等和苯甲酰氯的加成物等 。w脱甲酰基方法:用碳酸氢钾脱甲酰基方法:用碳酸氢钾/ /稀甲醇或其他缓和碱稀甲醇或其他缓和碱性试剂如非常稀的氨性试剂如非常稀的氨/ /甲醇。甲醇。 应用举例应用举例2.2.乙酸酯保护基乙酸酯保护基w方法:用乙酐、乙酰氯、乙酸乙酯、乙酸五氟苯酯等试剂进行酰化。方法:用乙酐、乙酰氯、乙酸乙酯、乙酸五氟苯酯等试剂进行酰化。w在应用乙酐或酰氯时,可用吡啶、在应用乙酐或酰氯时,可用吡啶、DMAPDMAP、TMEDATMEDA以及三氟化硼的乙醚
13、复以及三氟化硼的乙醚复合物来催化。合物来催化。w乙酸乙酯若以三氧化二铝或二氧化硅为载体,以硫酸氢钠为催化剂,可乙酸乙酯若以三氧化二铝或二氧化硅为载体,以硫酸氢钠为催化剂,可对伯醇羟基进行选择性酰化,而对分子中的仲醇、酚羟基没有影响。对伯醇羟基进行选择性酰化,而对分子中的仲醇、酚羟基没有影响。 2.2.乙酸酯保护基乙酸酯保护基w脱酯基的方法:用脱酯基的方法:用50%50%氨氨- -甲醇溶液进行氨解,但是结构中的甲醇溶液进行氨解,但是结构中的苯甲酰基也要脱除,在用氢氧化钠苯甲酰基也要脱除,在用氢氧化钠- -吡啶的条件下酰氨基比吡啶的条件下酰氨基比较稳定。利用试剂较稳定。利用试剂BuBu3 3SnO
14、MeSnOMe在二氯乙烷中或三氟化硼在二氯乙烷中或三氟化硼- -乙醚乙醚在湿乙腈中可选择性地脱除葡萄糖差向异构体羟基上的乙酰在湿乙腈中可选择性地脱除葡萄糖差向异构体羟基上的乙酰基,若苯甲酰基和乙酰基共存则采用基,若苯甲酰基和乙酰基共存则采用DBUDBU或甲氧基镁可选择或甲氧基镁可选择性地脱除乙酰基。性地脱除乙酰基。 3 3苯甲酸酯及其衍生物苯甲酸酯及其衍生物w应用:碳水化合物及核苷醇羟基的保护应用:碳水化合物及核苷醇羟基的保护w苯甲酸酯衍生物主要包括对苯基苯甲酸酯、苯甲酸酯衍生物主要包括对苯基苯甲酸酯、2,4,6-2,4,6-三甲基苯三甲基苯甲酸酯,甲酸酯,O-O-二溴甲基苯甲酸酯、二溴甲基苯
15、甲酸酯、O O- -碘代苯甲酸酯等。碘代苯甲酸酯等。w以以BuBu2 2O O2 2及及PhPh3 3P P为试剂则位阻大的羟基发生酰化,且光学活性为试剂则位阻大的羟基发生酰化,且光学活性醇发生构型反转。醇发生构型反转。 3 3苯甲酸酯及其衍生物苯甲酸酯及其衍生物w脱除方法:一般在甲醇中加入碱性催化剂即可(如脱除方法:一般在甲醇中加入碱性催化剂即可(如NaOHNaOH、Et3NEt3N、KOHKOH等),或利用格氏试剂在硅醚存在下选择性脱除。等),或利用格氏试剂在硅醚存在下选择性脱除。将甲醇转化成对苯基苯甲酸酯衍生物,它不仅具有保护羟基将甲醇转化成对苯基苯甲酸酯衍生物,它不仅具有保护羟基的作用
16、,而且这个酯多呈结晶状而易于分离,且用碳酸钾的作用,而且这个酯多呈结晶状而易于分离,且用碳酸钾- -甲醇可进行选择性分解,因此在一些复杂化合物的合成中甲醇可进行选择性分解,因此在一些复杂化合物的合成中(如前列腺素)得到应用。(如前列腺素)得到应用。 三、缩醛和缩酮衍生物三、缩醛和缩酮衍生物方法:方法:w1 1环缩醛(酮)衍生物环缩醛(酮)衍生物w2 2环状碳酸酯衍生物环状碳酸酯衍生物1 1环缩醛(酮)衍生物环缩醛(酮)衍生物w保护甾类、甘油酯和糖类(包括核苷)分子中的保护甾类、甘油酯和糖类(包括核苷)分子中的1,2-1,2-或或1,3-1,3-二羟基二羟基 。w最常用的是异亚丙基缩酮及苯亚甲基
17、缩醛,其次是次甲基及最常用的是异亚丙基缩酮及苯亚甲基缩醛,其次是次甲基及亚乙基基缩醛。亚乙基基缩醛。 w方法:将二醇与相应的羰基化合物在酸性催化剂存在下进行方法:将二醇与相应的羰基化合物在酸性催化剂存在下进行反应。可以不用溶剂,也可以在反应。可以不用溶剂,也可以在DMFDMF、二氧六环、乙醚、苯、二氧六环、乙醚、苯等溶剂中进行。等溶剂中进行。 1 1环缩醛(酮)衍生物环缩醛(酮)衍生物w环缩醛(酮)在绝大多数中性或碱性介质中是稳定的。环缩醛(酮)在绝大多数中性或碱性介质中是稳定的。w例如,它们在一般烃化及酰化反应的碱性条件下不受影响;例如,它们在一般烃化及酰化反应的碱性条件下不受影响;对铬酐对
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