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保護基

鎖定
保護基是指當多功能基有機化合物進行反應時,為使反應只發生在所希望的基團處,而避免其他基團遭受影響,此反應前將其他基團先加以保護,當反應完成後再恢復。能保護某種基團的試劑稱為該基團的保護基。保護基在有機反應中的使用是很常見的,常見的是對羥基、氨基等基團的保護。
中文名
保護基
外文名
protecitive group
作    用
使反應只發生在所希望的基團處
常見保護基
保護醇羥基、氨基

保護基簡介

有機反應中,有許多官能團存在於同一個分子中,在實驗過程中我們只需要特定的在某些基團或者位置上發生反應,但是所選實驗條件會使某些不需要參與反應的基團發生反應,從而產生副產物,甚至得不到目標產物。為此需要對相關的官能團進行保護。為使基團受到保護,而在該基團上引入的基團稱為保護基團。如酰基可作為羥基與氨基的保護基,酯基可作為羧基的保護基,偕二烷氧基(縮醛)可作為醛基的保護基。保護基需在所進行的反應中穩定,引入和除去都要簡便,收率高和保護劑價廉易得等。對複雜有機化合物(如多肽)的合成,使用使用各種保護基很必要。 [1] 

保護基保護基原則

要保護某一基團不得不在原來的合成路線中增加兩步反應,即引進保護基和脱去保護基。因此帶來操作步驟的增加以及產率的損失,這些都是利用保護基帶來的缺點。換言之,這是由於試劑選擇性不高,採用保護基其實是一種不得已的辦法。作為理想的保護基通常應該具備如下特點:
引入保護基的試劑廉價易得;
引入和脱除收率定量;
反應條件温和,性質穩定,不引起其他的副反應;
不引人新的手性中心;
產物易於分離。

保護基常見保護基

保護基保護羥基

醇、酚羥基能與烴化試劑以及其他的親電試劑反應,如伯醇和仲醇可以被氧化,叔醇對酸催化脱水敏感等。因此,要使分子的其他位置單獨發生化學反應不影響結構中的羥基,就常遇到醇、酚羥基的保護問題。如下所列舉的常用羥基的保護基團。
◆乙酰基(Ac)
◆2-甲氧基乙氧甲基醚(MEM)
◆甲氧甲基醚(MOM)
◆對甲氧基苄基醚(PMB)
◆甲硫甲基醚(MTM)
◆特戊酰基(Piv)
四氫吡喃(THP)
◆硅醚保護基
◆甲基醚

保護基保護氨基

很多生物活性分子中都含有氨基,因此氨基的保護在藥物合成中很重要。如下所列舉的常見氨基保護基團。
苄氧羰基 (Cbz)
◆9-芴甲氧羰基(FMOC)
◆苄基(Bn)
◆對甲氧苯基(PMP)
◆三苯甲基衍生物保護基
三苯甲基具有較大的空間位阻,對氨基可以起到很好的保護作用,而且很容易除去。生成的氨基衍生物對酸敏感,但對鹼穩定。引入三苯甲基的方法一般是在鹼性條件下,以三苯基氯甲烷為烴化劑。三苯甲基可以用催化氫化還原脱去,也可以在温和的酸性條件下除去,例如用醋酸水溶液在30度或者用三氟醋酸在零下5度脱去。例如,第三代頭孢菌素頭孢噻肟鈉(Cefotaxime sodium)的製備就應用了此法保護氨基。 [1] 
頭孢噻肟鈉製備中的氨基保護 頭孢噻肟鈉製備中的氨基保護

保護基保護羰基

◆縮醛與縮酮
◆偕二酸酯
◆二噻烷

保護基保護羧基

◆甲基酯
◆苄基酯
◆叔丁基酯
◆硅基酯
參考資料
  • 1.    郭春.藥物合成反應:人民衞生出版社,2014