10.8
有机化合物通常含有多个官能团。在这样的分子中,保护基团可使其中反应性较强的官能团在特定条件下保持惰性。
一个类似的例子是带有多个开口的管道。由于重力作用,液体会从最低的出口流出。然而,若使用管帽堵住较低的出口,液体便可从较高的出口处获取。
例如,在醇存在下,由于羟基的酸性,卤代物的有机锂烷基化反应不会发生。然而,对醇进行保护后,即可实现卤代物的烷基化反应。
在设计保护基时,基本原理是使其在一组条件下稳定,而在另一组条件下易于脱除。例如,四氢吡喃基是醇类在强碱性条件下常用的保护基。所形成的缩醛在此类条件下稳定,但易发生酸催化水解。
在完成预期反应后,还需能够轻松取下帽盖而不损坏管道,以使系统恢复至其原始状态。这种去除保护基的过程被称为去保护。
醇类常见的保护基可防止其受到亲核试剂或碳碱、氮碱的攻击,其中包括三烷基硅基类保护基。在此,三烷基硅基衍生物在弱碱(如咪唑)存在下与醇反应,咪唑作为亲核催化剂,生成三烷基硅基醚。
这些三烷基硅基随后使用可溶于有机溶剂的氟化物盐(如四-n叔丁基氟化铵(TBAF)。因此,氧原子的再质子化可重新生成原有的醇。
除了反应条件外,在选择合适的保护基时,还必须考虑待保护分子的反应活性。
例如,在醇类化合物中,甲基醚仅适用于苯酚的保护,因为在脱保护条件下苯氧基是良好的离去基团,而烷氧基在这些条件下是较差的离去基团。