Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
שיעור זה מתעמק במושג הגנה והסרה של קבוצה פונקציונלית הבסיסית לכימיה אורגנית סינתטית. תופעות אלו מוסברות בהקשר של כוהל אליפטי וארומטי.
הֲגָנָה
הוא מגדיר קבוצת הגנה כחומר המסכה כדי להפוך את הצורונים התגובתיים יותר לאינרטיים למערכת נתונה של תנאים. מושג זה מתואר באמצעות המחשה של זרימת נוזל דרך שקעים שונים במכלול של צינורות. האנלוגיה עוזרת להבין את תפקידה של קבוצת הגנה בסלקטיביות תגובה, כמו במקרה של אלקילציה אורגנוליתיום של הליד בנוכחות קבוצת כוהל חומצית מתחרה. הדוגמה מראה כיצד הגנה על קבוצת הכוהל עוזרת להשיג אלקילציה של הליד. קבוצות הגנה פופולריות עבור כוהל כוללות את משפחת הטריאלקילסיליל עבור נוקלאופילים או בסיסי פחמן וחנקן וקבוצת טטרהידרופירניל (THP) עבור בסיסים חזקים. בדוגמה הקודמת, ההליד של נגזרת הטריאלקילסיליל מגיב עם הכוהל בנוכחות זרז נוקלאופילי ליצירת אתר טריאלקילסיליל.
הסרת ההגנה
כל הגנה מלווה בהסרת ההגנה לאחר התגובה המיועדת. הסרת ההגנה מחזירה את המערכת למצבה המקורי. בהגנה עם קבוצות טריאלקילסיליל, הסרת ההגנה מושגת באמצעות מלחי פלואוריד כמו טטרה-n-בוטילמוניום פלואוריד (TBAF) המסיסים בממיסים אורגניים. כאן, פרוטונציה מחדש של החמצן מחדשת את הכוהל המקומי. במקרה של הגנה עם THP, הסרת ההגנה מושגת באמצעות הידרוליזה חומצית.
עקרון העיצוב
השיעור גם מבהיר את העקרונות מאחורי עיצוב קבוצת הגנה באמצעות איור של בית בתנאי מזג אוויר חיצוניים משתנים. זה מדגים את הסלקטיביות שמציעה קבוצה מגנה בסביבה ספציפית. לדוגמה, THP מגן על כוהל מבסיסים חזקים. האצטאל הנוצר במקרה זה יציב כלפי בסיסים אך רגיש להידרוליזה חומצית.
מלבד תנאי התגובה, לתגובתיות המולקולה שיש להגן יש גם תפקיד מפתח בעיצוב קבוצת הגנה מתאימה. לדוגמה, היכולת של מתיל אתרים להגן על פנולים נמצאה בלתי הולמת עבור כוהל אליפטי. כאן, היציבות של הקבוצות העוזבות המקבילות במהלך הסרת ההגנה משחקת תפקיד מפתח. לדוגמה, האלקוקסידים, בניגוד לפנוקסידים, הם קבוצות עוזבות גרועות להסרת ההגנה באמצעות מימן ברומיד.
הטבלה הבאה מסכמת את קבוצות ההגנה/הסרת ההגנה השונות עבור סוגים שונים של כוהל ותנאים קשורים:
| קבוצה מגינה | מִבְנֶה | מגן | מ | הֲגָנָה | הסרת ההגנה |
| טריאלקילסיליל (R3Si–), e.g., TBDMS |
Me3Si–OR (Me3C)Me2Si–OR |
כוהל (OH באופן כללי) |
נוקלאופילים,, בסיסים C או N |
R3SiCl, base |
H+, H2O, or F− |
| טטרהידרופירניל (THP) |
 |
כוהל (OH באופן כללי) |
בסיסים חזקים | 3,4-דיהידרופירן,, H+ |
H+, H2O |
| אתר בנזיל (OBn) |
 |
כוהל (OH in general) |
Almost everything | NaH, BnBr | H2, Pd/C, or HBr |
| מתיל אתר (ArOMe) |
 |
פנולים (ArOH) |
בסיסים | NaH, MeI, or (MeO)2SO2 |
BBr3, HBr, HI, Me3SiI |
תרכובות אורגניות מכילות לעתים קרובות יותר מקבוצה פונקציונלית אחת. במולקולות כאלה, קבוצה מגנה הופכת את הקבוצה הריאקטיבית יותר לאינרטיבית למערכת נתונה של תנאים.
איור מקביל הוא צינור בעל פתחים מרובים. נוזל יזרום החוצה דרך המוצא הנמוך ביותר בגלל כוח הכבידה. עם זאת, שימוש במכסה כדי לחסום את השקע התחתון מאפשר לקבל את הנוזל מהשקע הגבוה יותר.
לדוגמה, אלקילציה אורגנוליטיום של הליד בנוכחות אלכוהול אינה מתרחשת עקב החומציות של קבוצת הידרוקסיל. עם זאת, הגנה על אלכוהול מאפשר אלקילציה של הליד.
בעת תכנון קבוצת הגנה, העיקרון הבסיסי הוא יציבותה למערכת תנאים אחת ורגישות לאחרת. לדוגמה, קבוצת טטרהידרופירניל היא קבוצת הגנה נפוצה על אלכוהולים מבסיסים חזקים. בעוד אצטל שנוצר יציב בתנאים כאלה, הוא רגיש הידרוליזה חומצית.
לאחר התגובה המיועדת, הסרה קלה של הכובע מבלי לפגוע בצינור יש צורך גם להחזיר את המערכת למצב המקורי שלה. תהליך זה של הסרת הקבוצה המגינה ידוע בשם deprotection.
קבוצות הגנה פופולריות עבור אלכוהולים מנוקלאופילים או בסיסי פחמן וחנקן כוללות את משפחת טריילקילסיליל. כאן, נגזרת trialkylsilyl אינטראקציה עם אלכוהול בנוכחות בסיס חלש כמו imidazole שמגיב כמו זרז נוקלאופילי כדי ליצור אתר trialkylsilyl.
קבוצות טרייל-קילסיליל אלה מוסרות לאחר מכן מאלכוהולים באמצעות מלחי פלואוריד המסיסים בממסים אורגניים, כמו טטרה-n-בוטילמוניום פלואוריד, או TBAF. כתוצאה מכך, הפרוטונציה מחדש של החמצן מחדשת את האלכוהול הטבעי.
בנוסף לתנאי התגובה, יש לקחת בחשבון את תגובתיות המולקולה שיש להגן עליה בעת זיהוי קבוצת הגנה מתאימה.
לדוגמה, בקרב אלכוהולים, אתרי מתיל מתאימים לקבוצות הגנה רק עבור פנולים מכיוון שפנאוקסידים הם קבוצות טובות שעוזבות בתנאי דה-הגנה, בעוד שאלקוקסידים הם קבוצות עוזבות גרועות בתנאים אלה.
Alcohols and Phenols
19.6K צפיות
Alcohols and Phenols
15.6K צפיות
Alcohols and Phenols
20.7K צפיות
Alcohols and Phenols
6.8K צפיות
Alcohols and Phenols
22.0K צפיות
Alcohols and Phenols
11.4K צפיות
Alcohols and Phenols
6.3K צפיות
Alcohols and Phenols
7.6K צפיות
Alcohols and Phenols
3.7K צפיות
Alcohols and Phenols
7.7K צפיות
Alcohols and Phenols
14.3K צפיות
Alcohols and Phenols
6.5K צפיות
