Защитные группы для спиртов
Силильные эфиры
linkОпора
- Урок 205. Алкоголяты: спирты как кислоты — получать алкоголяты и сравнивать кислотность спиртов
- Урок 202. Реактивы Гриньяра: получение и строение — получать реактив Гриньяра и знать его ограничения
Реактивы Гриньяра (урок 202) и сильные основания (урок 205) реагируют с кислым атомом водорода группы OH. Если в молекуле есть группа OH, а реакцию нужно провести в другом месте, группу OH временно защищают — превращают в группу, которая выдержит условия реакции и затем легко снимется. Чаще всего для этого используют силильные эфиры.
Как защитить OH силильной группой
- Спирт реагирует с хлорсиланом \(\ce{R3SiCl}\) в присутствии основания (имидазола или триэтиламина), и образуется силильный эфир \(\ce{ROSiR3}\): связь O–H заменяется связью O–Si.
- Триметилсилильная группа (TMS, \(\ce{Me3Si}\)) снимается даже водой, а трет-бутилдиметилсилильная (TBS, \(\ce{t-BuMe2Si}\)) устойчива к основаниям, реактивам Гриньяра и окислителям.
- Защиту снимают фторидом, например фторидом тетрабутиламмония (TBAF), потому что связь Si–F очень прочная, или кислотой.
- Общая схема: защитить группу OH, провести реакцию и снять защиту.
Примеры
1. Диол через защиту. 4-Бромбутан-1-ол защищают группой TBS, превращают в реактив Гриньяра, присоединяют его к ацетону и снимают защиту фторидом: получается 5-метилгексан-1,5-диол.
2. Без защиты реактив не получается. 4-Бромбутан-1-ол \(\ce{Br(CH2)4OH}\) с магнием реактива Гриньяра не даёт: собственная группа OH разрушает связь C–Mg.
errorВыбирайте устойчивую защиту
TMS-эфиры гидролизуются уже при обработке реакционной смеси водой, поэтому в многостадийном синтезе используют более устойчивую группу TBS.
edit_noteПопробуйте сами
Почему группу OH обычно защищают силильной группой, а не превращают в метиловый эфир?
expand_moreПоказать решение
Метиловый эфир получить легко, но снять трудно: для этого нужны жёсткие реагенты (\(\ce{BBr3}\) или HI). Силильный эфир снимается мягко — фторидом.
Ацетали и другие защиты
Силильная защита из первой части урока снимается фторидом, но иногда нужна защита, которая выдержит фторид или сильную кислоту, или, наоборот, снимается в нейтральных условиях. Поэтому химики пользуются несколькими защитными группами. Выбор защиты — это выбор условий, которые она должна пережить, и условий, в которых её снимут.
Как выбрать защиту
- Тетрагидропиранильная защита (THP): спирт с дигидропираном в присутствии кислоты образует ацеталь. Он устойчив к основаниям и снимается разбавленной кислотой.
- Бензильная защита (Bn): спирт превращают гидридом натрия в алкоголят и алкилируют бензилбромидом, получая \(\ce{ROCH2C6H5}\). Защиту снимают гидрогенолизом — водородом на палладии.
- 1,2- и 1,3-Диолы защищают циклическим ацеталем, который образуется с ацетоном или бензальдегидом в присутствии кислоты.
- Защита должна пережить все следующие стадии и сниматься в условиях, которые не затрагивают остальную молекулу.
Примеры
1. Ацетонид. Бутан-1,2-диол с ацетоном в присутствии кислоты образует пятичленный циклический ацеталь — 4-этил-2,2-диметил-1,3-диоксолан.
2. Снятие бензильной защиты. Бензилгексиловый эфир при гидрировании на палладии распадается на гексан-1-ол и толуол.
errorАцетали неустойчивы в кислой среде
THP-эфиры и ацетониды гидролизуются в кислой среде, поэтому стадии с кислотой планируют так, чтобы защита снималась именно тогда, когда это нужно.
edit_noteПопробуйте сами
Какой ацеталь даёт бутан-1,3-диол с ацетоном в присутствии кислоты?
expand_moreПоказать решение
2,2,4-Триметил-1,3-диоксан — шестичленный цикл, потому что группы OH стоят у атомов 1 и 3.
push_pinГлавное
Защита временно превращает O–H в группу, устойчивую к нужным условиям. Силильные эфиры (TMS — лабильный, TBS — устойчив к основаниям, RMgX, окислителям) ставят хлорсиланом с основанием, снимают фторидом (TBAF: связь Si–F очень прочная) или кислотой. THP-эфир (дигидропиран, \(\ce{H+}\)) устойчив к основаниям, снимается кислотой; бензиловый эфир — гидрогенолизом (\(\ce{H2}\), Pd); 1,2- и 1,3-диолы защищают циклическими ацеталями. Схема: защитить → провести реакцию → снять.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.