含羟基氨基酸(有机合成中的羟基保护方法有哪些？学会这些效率大大提高（一）)

含羟基氨基酸

有机合成中的羟基保护方法有哪些？学会这些效率大大提高（一）

羟基是一种常见的极性基团，化学式为-OH。羟基与水有某些相似的性质，羟基是典型的极性基团，与水可形成氢键。在无机化合物水溶液中以带负电荷的离子形式存在（OH-），称为氢氧根。羟基主要分为醇羟基，酚羟基等。

"羟"是化学家发明的字，以"氢"与"氧"二字各取一部份造出。读音则是"氢"的声母（qīng）加上"氧"的韵母及声调（yǎng）利用反切的方式合成一个字。因为j/q/x后面必须接i或ü，所以拼音作qiǎng。

羟基广泛存在于许多生理上和合成上有意义的化合物中，如核苷，碳水化合物、甾族化合物、大环内酯类化合物、聚醚、某些氨基酸的侧链。另外，羟基也是有机合成中一个很重要的官能基团，其可转变为卤素、氨基、羰基、羧基等多种官能团。在化合物的氧化、酰基化、用卤代磷或卤化氢的卤化、脱水的反应或许多官能团的转化过程中，我们常常需要将羟基保护起来。在含有多官能团复杂分子的合成中，如何选择性保护羟基和脱保护往往是许多新化合物合成时的关键所在。如紫杉醇的全合成，羟基保护主要将其转变为相应的醚或酯，以醚更为常见。一般用于羟基保护的醚主要有硅醚、甲基醚、烯丙基醚、苄基醚、烷氧甲基醚、烷巯基甲基醚、三甲基硅乙基甲基醚等等。羟基的酯保护一般用的不多，但在糖及核糖化学中较为多见。

羟基的硅醚保护及脱除

硅醚是最常见的保护羟基的方法之一。随着硅原子上的取代基的不同，保护和去保护的反应活性均有较大的变化。当分子中有多官能团时，空间效应及电子效应是影响反应的主要因素。在进行选择性去保护反应时，硅原子周围的空间效应，以及被保护分子的结构环境均需考虑。例如，一般情况下，在TBDMS基团存在时，断裂DEIPS(二乙基异丙基硅基)基团是较容易的，但实际得出的一些结果是相反的。在这些例子中，分子结构中空间阻碍是产生相反选择性的原因。电子效应的不同也会影响反应的选择性。对于两种空间结构相似的醇来说，电子云密度不同造成酸催化去保护速率不同，因此可以选择性去保护。这一点对酚基和烷基硅醚特别有效：烷基硅醚在酸中容易去保护，而酚基硅醚在碱性条件下更容易去保护。降低硅的碱性还可以用于改变Lewis酸催化反应的结果，并且有助于选择性去保护。在硅原子上引入吸电子取代基可以提高碱性条下水解反应的灵敏性，而对酸的敏感性降低。对大多数硅醚来说，在酸中的稳定性为TMS (1)<TES (64)<TBDMS (20,000)<TIPS (700,000)<TBDPS (5,000,000)；在碱中稳定性为TMS (1)<TES (10-100)<TBDMS~TBDPS (20,000)< TIPS (100,000)。一般而言，对于没有什么位阻的伯醇和仲醇，尽量不要选用TMS作为保护基团，因为得到的产物一般在硅胶这样弱的酸性条件下也会被裂解掉。

任何羟基硅醚的化合物都可以通过四烷基氟化胺如TBAF脱除，其主要硅原子对氟原子的亲和性远远大于硅-氧之间的亲和性。在用TBAF裂解硅醚后，分解产生的四丁铵离子有时通过柱层析或HPLC很难除干净，而季铵盐的质谱丰度(Bu4N+: 242)又特别的强有时会干扰质谱，因此这时需要使用四甲基氟化铵或四乙基氟化铵来脱除。

使用硅醚保护的另一个好处是可以在分子中有游离伯胺或仲胺基的存在下，对羟基进行保护，其主要由于硅-氮键的结合远比硅-氧键来的弱，硅原子优先与羟基上的氧原子结合，这正是与其他保护基不同之处。顺便提一句，一般而言，绝大部分的硅-氮键的结合是不稳定的，其很容易被水解掉。

1. 三甲基硅醚的保护 (TMS-OR)

许多硅基化试剂均可用于在各种醇中引入三甲基硅基。一般来说，空间位阻较小的醇最容易硅基化，但同时在酸或碱中也非常不稳定易水解，三甲基硅基化广泛用于多官能团化合物，生成的衍生物具有较高的挥发度而利于气相色谱和质谱分析。

1.1 三甲基硅醚对羟基保护示例 (J. Org.Chem. 1996, 61, 2065)

将化合物1（3.00g，4.286mmol）溶解于干燥的DMF（17mL）中。在0℃下，向溶液中加入咪唑（874.3mg，12.86mmol），然后加入TMSCl（1.63mL，12.86mmol）。在0℃下搅拌1.5小时后，将反应混合物用EtOAc（300mL）稀释，先后用水（3×20mL）和NaCl溶液（30mL）洗涤。将有机相干燥并真空浓缩。通过硅胶色谱法（10％乙酸乙酯的己烷溶液），得3.197g（90％）化合物2。

脱除 (J. Org.Chem. 1996, 61, 2065)

非质子条件下，在无水四丁基氟化铵的THF溶液中进行水解。

1.2 t-Butyldimethylsilyl ether (TBDMS-OR)

在化学合成中，采用硅基化进行羟基保护生成叔丁基甲基硅基醚是应用较多的方法之一。一般来说，在分子中羟基位阻不大时主要通过TBSCl对羟基进行保护。但当羟基位阻较大时则采用较强的硅醚化试剂TBSOTf来实现。生成的叔丁基二甲基醚在多种有机反应中是相当稳定，在一定条件下去保护时一般不会影响其他官能团。它在碱性水解时的稳定性约为三甲基硅醚的104倍。它对碱稳定，因此相对来说对酸敏感些。TBS醚的生成和断裂的难易取决于空间因素，因此常常用于对多官能团，位阻不同的分子进行选择性保护。在伯、仲醇中，TBS基相对来说较易于与伯醇反应。TBS醚的断裂除了常用的四烷基氟化胺外，许多情况下也可用酸来断裂。当分子内没有对强酸敏感的官能基存在时，可用 HCl-MeOH, HCl-Dioxane 体系去除TBS，若有对强酸敏感的官能基存在时，则可选用AcOH-THF体系去除。

1.2.1 通过TBSCl进行羟基的叔丁基二甲基硅醚保护示例 (J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 6190)

将化合物1溶于DMF，在35°C下加TBDMSCl（1.2当量）和咪唑（2.5当量），反应10小时，生成化合物2，产率为96％。

1.2.2 通过TBSOTf进行羟基的叔丁基二甲基硅醚保护示例(J.Org.Chem. 1987, 52, 622)

向30mL无水乙腈中加入4.8g吡啶（2.0当量）和4.20g 的化合物1，冰浴下缓慢加入9.6g三氟甲磺酸叔丁基二甲基甲硅烷基酯（36.2mmol，1.2当量）。将反应在室温搅拌5小时，然后在0℃下倒入200mL饱和碳酸氢钠溶液中。溶液用己烷充分萃取，有机相用无水碳酸钾干燥并过滤。减压除去溶剂，然后蒸馏残余物，得到6.29g（82％收率）。

1.2.3 通过AcOH-THF脱TBS示例(Tetrahedron Lett. 1988, 29, 6331)

通过用乙酸-水-THF（13∶7∶3）（30℃，15h）处理，选择性除去1个TBDMS基团，以79％的收率得到单羟基化合物2。

1.3 t-Butyldiphenylsilyl ether (TBDPS-OR)

在酸性水解条件下TBDPS保护基比TBDMS更加稳定（约100倍），而TBDPS保护基对碱的稳定性比TBDMS要差。另外，由于该保护基的分子量较大，容易使底物固化而易于分离。TBDPS保护基对许多与TBDMS保护基不相容的试剂显出比TBDMS基团更好的稳定性。TBDMS基团在酸性条件下不易迁移。TBDPS醚对K2CO3 /CH3OH；对9M氨水、60℃、2h；对MeONa（cat.）/CH3OH、25℃、24h均稳定。该醚对80%乙酸稳定，后者可用于脱除醚中TBDMS，三苯甲基，四氢吡喃保护基，也对HBr /AcOH，12℃，2min；对25%~75%甲酸，25℃，2h~6h；以及50%三氟乙酸，25℃，15min稳定。

1.3.1 通过TBDPSCl进行羟基的叔丁基二甲基硅醚保护示例(J.Org. Chem, 1992, 57, 1722)

在22?24℃下，N2保护，将化合物1（5g，55mmol）溶于DCM中，加入DIPEA（10mL），再滴加t-BDPSiCl（5mL，18mmol）。将该溶液在22-24℃下搅拌2小时，真空浓缩并进行色谱分离，用己烷/乙酸乙酯（10∶1）洗脱得到化合物2（无色油状液体，5.6g，95％）。

1.3.2 通过TBAF脱TBDPS示例 (Can. J. Chem. 1975, 53, 2975)

在22-24℃下，向化合物1（1.7g，3.3mmol）的THF（10mL）溶液中加入1M氟化四丁基铵的THF（5mL，5mmol）溶液。将溶液搅拌2小时，并用100mL（1：1）的Et2O / EtOAc溶液稀释。分离有机层，并用H2O（3100mL）洗涤。将水相用2：1 Et2O / EtOAc溶液（250 mL）洗涤，合并有机层，并用MgSO4干燥。真空蒸发溶剂，并将残余物在硅胶上使用（5∶1）己烷/乙酸乙酯溶液进行色谱分离，得到化合物2（0.75g，82％）。

1.4 三异丙基硅醚保护 (TIPS-OR)

酸性水解时，有较大体积的TIPS醚比叔丁基二甲基硅醚要更稳定些。但稳定性比叔丁基二苯基硅基差。TIPS基碱性水解时比TBDMS基或TBDPS基稳定。相对于仲羟基，TIPS基对伯羟基有更好的选择性。

1.4.1通过TIPSCl进行羟基的三异丙基硅醚保护示例(J. Org. Chem. 1995, 60, 7796)

将化合物1（1.5g）溶于DCM（53mL）中，冷却至0℃，搅拌溶液中依次加入2，6-二甲基吡啶（6.2mL，53.3mmol）和三氟甲磺酸三异丙基甲硅烷基酯（7.90mL，29.5mmol）。使混合物升温至室温（30分钟）。然后通过加甲醇（10mL）和饱和NH4Cl水溶液（60mL）消耗过量的三氟甲磺酸盐。分离有机相，并将水层用DCM（450 mL）萃取。合并有机相，用饱和NaHCO3（100mL）溶液，1M NaHSO4（350mL）和盐水（50mL）洗涤，经Na2SO4干燥，过滤并浓缩。通过硅胶色谱纯化（10％乙酸乙酯的己烷溶液），得到化合物2（6.90g，89％）。

未完，待续。

如果您喜欢这篇文章，记得点赞收藏转发评论一键四连哦！！！

有机合成中的羟基保护方法有哪些？学会这些效率大大提高（一）