10.8: Alkollerin Korunması

Bu ders sentetik organik kimyanın temelini oluşturan fonksiyonel bir grubun korunması ve korumasının kaldırılması kavramını ele alır. Bu olaylar alifatik ve aromatik alkoller bağlamında açıklanmaktadır.

Koruma

Bir koruma grubunu, daha reaktif türleri belirli bir dizi koşula karşı etkisiz hale getiren maskeleme maddesi olarak tanımlar. Bu konsept, bir boru grubundaki farklı çıkış noktalarından sıvı akışının gösterimi yoluyla tasvir edilmiştir. Analoji, rakip bir asidik alkol grubunun varlığında bir halojenürün organolityum alkilasyonu durumunda olduğu gibi, reaksiyon seçiciliğinde bir koruyucu grubun rolünün anlaşılmasına yardımcı olur. Örnek, alkol grubunun korunmasının halojenürün alkilasyonunun sağlanmasına nasıl yardımcı olduğunu göstermektedir. Alkoller için popüler koruma grupları arasında nükleofiller veya karbon ve nitrojen bazları için tryalkilsilil ailesi ve güçlü bazlar için tetrahidropiranil (THP) grubu yer alır. Önceki örnekte, tryalkilsilil türevinin halojenürü, bir tryalkilsilil eter oluşturmak üzere bir nükleofilik katalizör varlığında alkol ile reaksiyona girer.

Korumanın kaldırılması

Her korumayı, amaçlanan reaksiyondan sonra korumanın kaldırılması takip eder. Korumanın kaldırılması, sistemi yerel durumuna geri yükler. Trialkilsilil gruplarıyla korumada, organik çözücülerde çözünebilen tetra-n-butilamonyum florür (TBAF) gibi florür tuzları kullanılarak korumanın kaldırılması sağlanır. Burada oksijenin yeniden protonlanması doğal alkolü yeniden üretir. THP ile koruma durumunda, asit hidrolizi kullanılarak korumanın kaldırılması sağlanır.

Tasarım prensibi

Ders ayrıca, değişen dış hava koşulları altındaki bir evin resmini kullanarak bir koruma grubunun tasarımının ardındaki ilkeleri de açıklamaktadır. Belirli bir ortamda koruyucu bir grubun sunduğu seçiciliği gösterir. Örneğin THP, alkolü güçlü bazlardan korur. Bu durumda oluşan asetal bazlara karşı stabildir ancak asit hidrolizine karşı hassastır.

Reaksiyon koşullarının yanı sıra, korunacak molekülün reaktivitesi de uygun bir koruma grubunun tasarlanmasında anahtar rol oynar. Örneğin metil eterlerin fenolleri koruma özelliği alifatik alkoller için uygun görülmemektedir. Burada, korumanın kaldırılması sırasında karşılık gelen ayrılan grupların kararlılığı önemli bir rol oynar. Örneğin alkoksitler, fenoksitlerin aksine, hidrojen bromür ile korumanın kaldırılması için zayıf ayrılan gruplardır.

Aşağıdaki tablo, farklı alkol türleri ve ilgili koşullar için çeşitli koruma/koruma kaldırma gruplarını özetlemektedir:

Koruma grubu	Yapı	korur	İtibaren	Koruma	Korumanın kaldırılması
Trialkilsilil (R3Si–), örneğin, TBDMS	Me3Si–VEYA (Me3C)Me22Si–VEYA	Alkoller (Genel olarak OH)	Nükleofiller, C veya N bazları	R3SiCl, temel	H+, H_2O, veya F−
Tetrahidropiranil (THP)		Alkoller (Genel olarak OH)	Güçlü bazlar	3,4-Dihydropyran, H+	H+, H2O
benzil eter (OBn)		Alkoller (Genel olarak OH)	Neredeyse her şey	NaH, BnBr	H2, Pd/C, veya HBr
Metil eter (ArOMe)		Fenoller (ArOH)	Üsler	NaH, MeI veya (MeO)2SO2	BBr3, HBr, HI, Me3SiI

Organik bileşikler genellikle birden fazla fonksiyonel grup içerir. Bu tür moleküllerde, bir koruyucu grup, daha reaktif grubu belirli bir dizi koşula karşı etkisiz hale getirir.

Benzer bir çizim, birden fazla açıklığı olan bir borudur. Yerçekimi nedeniyle bir sıvı en alttaki çıkıştan dışarı akar. Bununla birlikte, alt çıkışı bloke etmek için bir kapak kullanmak, sıvının daha yüksek çıkıştan elde edilmesini sağlar.

Örneğin, alkol varlığında bir halojenürün organolityum alkilasyonu, hidroksil grubunun asitliği nedeniyle meydana gelmez. Bununla birlikte, alkolün korunması, halojenürün alkilasyonuna izin verir.

Koruyucu bir grup tasarlarken, temel ilke, bir dizi koşula karşı istikrarı ve diğerine duyarlılığıdır. Örneğin, tetrahidropiranil grubu, güçlü bazlardan gelen alkoller için yaygın bir koruma grubudur. Oluşan asetal bu tür koşullarda stabil olsa da, asit hidrolizine karşı hassastır.

Amaçlanan reaksiyondan sonra, sistemi doğal durumuna döndürmek için boruya zarar vermeden kapağın kolayca çıkarılması da gereklidir. Koruma grubunu kaldırma işlemi, korumanın kaldırılması olarak bilinir.

Nükleofillerden veya karbon ve nitrojen bazlarından alkoller için popüler koruma grupları, trialkilsilil ailesini içerir. Burada, bir trialkilsilil türevi, bir trialkilsilil eter oluşturmak için nükleofilik bir katalizör olarak reaksiyona giren imidazol gibi zayıf bir bazın varlığında alkol ile etkileşime girer.

Bu trialkilsilil grupları daha sonra tetra-n-bütilamonyum florür veya TBAF gibi organik çözücülerde çözünen florür tuzları kullanılarak alkollerden uzaklaştırılır. Sonuç olarak, oksijenin yeniden protonlanması doğal alkolü yeniden üretir.

Uygun bir koruma grubu belirlenirken, reaksiyon koşullarına ek olarak, korunacak molekülün reaktivitesi de dikkate alınmalıdır.

Örneğin, alkoller arasında, metil eterler sadece fenoller için uygun koruma gruplarıdır, çünkü fenoksitler korumanın kaldırılması koşulları altında iyi ayrılan gruplardır, alkoksitler ise bu koşullar altında zayıf ayrılan gruplardır.