Охраняющая группа - Protecting group

Ацетатная защита кетона с этиленгликолем в ход восстановлени сложного эфира , снижение по сравнению с диолом , когда незащищенные.

Защитная группа или защитная группа вводит в молекулу путем химической модификацией функциональной группы для получения хемоселективности в последующей химической реакции. Он играет важную роль в многоступенчатом органическом синтезе .

Во многих приготовлениях тонких органических соединений некоторые определенные части их молекул не могут выжить в необходимых реагентах или химической среде. Затем эти части или группы должны быть защищены . Например, алюмогидрид лития является высокореактивным, но полезным реагентом, способным восстанавливать сложные эфиры до спиртов . Он всегда будет реагировать с карбонильными группами, и этого нельзя ни в коем случае препятствовать. Когда требуется восстановление сложного эфира в присутствии карбонила, необходимо предотвратить атаку гидрида карбонила. Например, карбонил превращается в ацеталь , который не реагирует с гидридами. Затем ацеталь называютзащитная группа для карбонила. После завершения стадии с участием гидрида ацеталь удаляют (путем его реакции с водной кислотой), возвращая исходный карбонил. Этот шаг называется снятием защиты .

Защитные группы чаще используются в небольших лабораторных работах и ​​на начальных этапах разработки, чем в процессах промышленного производства, потому что их использование добавляет дополнительные этапы и материальные затраты к процессу. Однако наличие дешевого хирального строительного блока может преодолеть эти дополнительные затраты (например, шикимовая кислота для осельтамивира ).

Общие защитные группы

Алкогольные защитные группы

Защита спиртов :

Защита спирта тетрагидропираниловым эфиром с последующим снятием защиты. На обоих этапах требуются кислотные катализаторы.

Защитные группы амина

BOC глицин . Трет - бутилоксикарбонил группа отмечена синим .

Защита аминов :

Карбонильные защитные группы

Защита карбонильных групп:

Защитные группы карбоновых кислот

Защита карбоновых кислот :

Фосфатные защитные группы

Терминальные защитные группы алкинов

Другой

Ортогональная защита

Ортогональная защита L-тирозина (защитные группы отмечены синим цветом , аминокислота показана черным ). ( 1 ) Fmoc-защищенная аминогруппа , ( 2 ) защищенная бензиловым эфиром карбоксильная группа и ( 3 ) защищенная трет- бутиловым эфиром фенольная гидроксильная группа тирозина.

Ортогональная защита - это стратегия, позволяющая специфически снять защиту с одной защитной группы в многократно защищенной структуре, не затрагивая другие. Например, тирозин аминокислоты может быть защищен в виде сложного бензилового эфира по карбоксильной группе, флуоренилметиленоксикарбамата по аминогруппе и трет- бутилового эфира по фенольной группе. Бензиловый эфир можно удалить гидрогенолизом, флуоренилметиленоксигруппу (Fmoc) - основаниями (такими как пиперидин) и фенольным трет- бутиловым эфиром, расщепленным кислотами (например, трифторуксусной кислотой).

Типичный пример для этого применения, синтез Fmoc-пептида, в котором пептиды выращивают в растворе и на твердой фазе, очень важен. Защитные группы в твердофазном синтезе в отношении условий реакции, таких как время реакции, температура и реагенты, могут быть стандартизованы так, чтобы они выполнялись с помощью машины, при этом выходы могут быть намного выше 99%. В противном случае разделение полученной смеси продуктов реакции практически невозможно.

Техника была введена в области синтеза пептидов с помощью Роберта Брюсом Merrifield в 1977 г. В качестве доказательства концепции ортогонального снятия защиты демонстрируется в фотохимической реакции переэтерификации с помощью триметилсилилдиазометана , использующего кинетического изотопного эффект :

Ортогональная защита Применение в фотохимии

Благодаря этому эффекту квантовый выход для снятия защиты правой сложноэфирной группы снижается, и она остается неизменной. Существенно, что при размещении атомов дейтерия рядом с левой сложноэфирной группой или путем изменения длины волны до 254 нм получается другой моноарен.

Критика

Использование защитных групп повсеместно, но не без критики. На практике их использование добавляет к синтезу две стадии (последовательность защиты-снятия защиты), одна или обе из которых могут значительно снизить химический выход . Крайне важно, что дополнительная сложность препятствует использованию полного синтетического синтеза при открытии лекарств . Напротив, в биомиметическом синтезе защитные группы не используются. В качестве альтернативы Баран представил новый синтез соединения гапалиндола U без защитных групп. Ранее опубликованный синтез по Барану содержал 20 стадий с множественными манипуляциями с защитными группами (два подтвержденных):

Защищенный и незащищенный синтез морского алкалоида гапалиндола U.
Синтез Хидеаки Муратаке 1990 года с использованием тозильных защитных групп (показаны синим).
Синтез без защитных групп Фила Барана , опубликованный в 2007 году.

Промышленное применение

Хотя использование защитных групп не является предпочтительным в промышленном синтезе, они все еще используются в промышленных условиях, например:

использованная литература

внешние ссылки