Статья: Защитные группы для гидроксильной группы спиртов

Защита функциональных групп

В последние десятилетия широко используют временное блокирование (защита) функциональных групп или отдельных положений молекулы, которые могут участвовать в реакциях, планируемых проводить по другим реакционные группы или положением соединения. Методы защиты функциональных групп в органических веществах имеют важное значение в связи с тем, что используя в синтезе многофункциональные соединения, исследователи постоянно сталкиваются с необходимостью селективного использования функциональной группы. При этом постоянно возникает вопрос относительно ввода защитных групп, стабильности защиты при следующих операций и способов устранения защиты основных функциональных групп, не занимая других реакционноспособных групп.

Обычно в защите нуждаются:

• $-C-H$ - связи (ацетиленовые, ароматические и алифатические)
• $-N-H$ - связи и замещены аминогруппы (первичные и вторичные амины, гидразин, гидроксиламин и третичные амины)
• $-O-H$ группы (спиртов, диолов, фенолов и пирокатехина)
• $-COOH$ групп
• $-S-H$ групп
• $-C = C-$ и $-C = C-$ связей (этиленовых, диенов и ацетиленовых)
• $-CHO$ и $>$ $C = O$ групп и другие.

На сегодня установлены наиболее эффективные защитные группы и хорошо изучены их сравнительные преимущества.

Применение так называемой «защиты» включает три стадии: 1) образование инертного производного, 2) выполнение требуемого превращения с другой функциональной группой и 3) снятие защитной группы.

Защита гидроксильной группы

Примером применения защиты гидроксильной группы является окисление диолов по одной группе. Имеется в виду, что вторичную гидроксильную группу можно окислять в карбонильную и при наличии в молекуле других заместителей, например, первичной спиртовой группы. Для этого, первичную гидроксильную группу защищают превращением в трифенилметиловий эфир (тритильний защита) обработкой диола трифенил-хлорметан в присутствии основания (пиридина) при комнатной температуре. Эфир, который образовался, устойчивый в нейтральном и щелочной среде, а незащищенную вторичную спиртовую группу можно окислять диоксидом марганца. Защиту снимают при нагревании с разбавленной уксусной или соляной кислотой:

Рисунок 1.

Наиболее универсальным и хорошо себя зарекомендовавшим методом защиты гидроксильной группы спиртов является образование эфира в результате кислотно-катализируемого присоединения спирта к 2,3-дигидропирану:

Рисунок 2.

Такой тетрагидропиранильный (ТГП) эфир инертен по отношению к нуклеофильному агенту, основанию ($RMgX$, $RLi$, $NaH$, $NaNH_2$, $RONa$ и др.), а также окислителю и восстановителю. Однако ТГП-группа чувствительна к кислотному расщеплению и удаляется в растворе соляной кислоты в метаноле:

Рисунок 3.

Ниже приведен типичный пример использования защитной ТГП-группы:

Рисунок 4.

Другой защитной группой является триметилсилильная группа, которая вводится с помощью $(CH_3)_3SiCl$. Эта группа легко удаляется под действием фторид-ионов:

Рисунок 5.

Другие методы защиты гидроксильных групп

Применяют и другие общепринятые реакции защиты гидроксильных групп.

Синтез диметилового эфира резорцина. Реакция защиты гидроксильных групп метильными: алкилирования фенолов диметилсульфатом в щелочной среде.

Рисунок 6.

Синтез гваякола. Реакция защиты: ацилирование одной гидроксильной группы бензоилхлорида; алкилирование свободной гидроксильной группы йодистым метилом; снятие защиты в щелочной среде.

Стадия 1. Синтез бензоилхлорида.

Рисунок 7.

Стадия 2. Синтез пирокатехина монобензоату

Рисунок 8.

Стадия 3: Синтез гваякол бензоата

Рисунок 9.

Стадия 4: Гидролиз бензоата гваякол

Рисунок 10.

Синтез 1,2,3,4,6-пента-$O$-ацетил-$\alpha$-$D$-глюкопиранозы. Реакция защиты: ацилирование гидроксильных групп в условиях перегруппировки $D$-глюкопиранозы в $\alpha$-форму.

Рисунок 11.

Синтез 1,2,3,4,6-пента-$O$-ацетил-$\beta$-$D$-глюкопиранозы. Реакция защиты: ацилирование гидроксильных групп в условиях перегруппировки $D$-глюкопиранозы в $\beta$-форму.

Рисунок 12.

Синтез 1,2,5,6-ди-$O$-циклогексилиден-$D$-глюкофуранозы. Реакция защиты: частичная защита пространственно приближенных гидроксильных групп в виде ацеталей.

Рисунок 13.

Пара-толил-$N$-$\beta$-$D$-глюкопиранозид. Реакция защиты гликозидной гидроксила $D$-глюкопираноз.

Рисунок 14.