10.8: 醇类的保护

本课程深入探讨合成有机化学基础:官能团的保护和脱保护概念。 这些现象可以在脂肪醇和芳香醇的背景下得到解释。

保护

它将保护基团定义为掩蔽剂，使反应性更强的物质在给定的条件下呈惰性。 这个概念是通过液体流过管道组件中不同出口的图示来描述的。 这个类比有助于理解保护基在反应选择性中的作用，就像在竞争性酸性醇基团存在下卤化物的有机锂烷基化的情况一样。 该示例显示了醇基团的保护如何有助于实现卤化物的烷基化。 常用的醇保护基包括用于亲核试剂或碳氮碱的三烷基甲硅烷基家族以及用于强碱的四氢吡喃基 (THP) 基团。 在前一个例子中，三烷基甲硅烷基衍生物的卤化物与醇在亲核催化剂存在下反应生成三烷基甲硅烷基醚。

脱保护

每次保护后都会在预期反应后进行脱保护。 解除保护会将系统恢复到其原始状态。 在用三烷基甲硅烷基进行保护时，可以使用可溶于有机溶剂的氟化物盐（例如氟化四正丁基铵 (TBAF)）来实现脱保护。 在这里，氧的再质子化再生了天然醇。 在用 THP 保护的情况下，通过酸水解实现脱保护。

设计原理

本课程还通过不同外部天气条件下的房屋插图阐明了保护组设计背后的原则。 它展示了保护基团在特定环境中提供的选择性。 例如，THP 可以保护醇免受强碱的影响。 在这种情况下形成的缩醛对碱稳定，但易受酸水解影响。

除了反应条件外，待保护分子的反应性在设计合适的保护基团时也起着关键作用。 例如，甲醚保护酚的能力被发现不适用于脂肪醇。 在这里，脱保护过程中相应离去基团的稳定性起着关键作用。 例如，与酚盐不同，醇盐对于用溴化氢去保护来说是不良的离去基团。

下表总结了不同类型醇的各种保护/脱保护基团及相关条件:

保护基团	结构	保护	从	保护	脱保护
三烷基甲硅烷基（R3Si–）, 例如，TBDMS	Me3Si–OR (Me3C)Me2Si–OR	醇类 (OH in general)	亲核试剂, C或N碱基	R3SiCl, 碱	H+, H2O, or F−
四氢吡喃基 (THP)		醇类 （一般OH）/td>	Strong 碱	3,4-二氢吡喃, H+	H+, H2O
苯甲醚 (OBn)		醇类 （一般OH）	几乎所有的	氢化钠、溴化硼	H2, 钯/碳, or 或氢溴酸
甲醚 （阿罗米）		酚类 (氩气)	碱	NaH、MeI 或 (MeO)2SO2	BBr3, HBr, HI, 甲 基 3硅

有机化合物通常包含多个官能团。在这样的分子中，保护基团使反应性更强的基团对一组给定的条件呈惰性。

一个类似的插图是具有多个开口的管道。由于重力，液体会从最低的出口流出。但是，使用盖子堵塞下部出口可以允许从较高的出口获得液体。

例如，由于羟基的酸性，卤化物在醇存在下的有机锂烷基化不会发生。然而，保护醇会允许卤化物烷基化。

在设计保护群时，基本原则是它对一组条件的稳定性和对另一组条件的敏感性。例如，四氢吡喃基是醇免受强碱影响的常见保护基团。虽然形成的缩醛在这种条件下是稳定的，但它容易受到酸水解的影响。

在预期的反应之后，在不损坏管道的情况下轻松取下盖子也是使系统恢复到其原始状态所必需的。删除保护组的此过程称为取消保护。

用于保护醇免受亲核试剂或碳碱基和氮碱基影响的常用基团包括 trialkylsilyl 家族。在这里，三烷基甲硅烷基衍生物在咪唑等弱碱存在下与醇相互作用，咪唑作为亲核催化剂反应生成三烷基甲硅烷基醚。

然后使用可溶于有机溶剂（如四正丁基氟化铵或 TBAF）的氟化物盐从醇中去除这些三烷基硅烷基。因此，氧的再质子化使天然醇再生。

除了反应条件外，在确定合适的保护基团时，还必须考虑要保护的分子的反应性。

例如，在醇类中，甲醚是仅适用于酚类的保护基团，因为苯氧化物在脱保护条件下是良好的离去基团，而醇盐在这些条件下是差离去基团。