保护基是指当多功能基
有机化合物进行反应时,为使反应只发生在所希望的基团处,而避免其他基团遭受影响,此反应前将其他基团先加以保护,当反应完成后再恢复。能保护某种基团的试剂称为该基团的保护基。保护基在有机反应中的使用是很常见的,常见的是对羟基、氨基等基团的保护。
有机反应中,有许多官能团存在于同一个分子中,在实验过程中我们只需要特定的在某些基团或者位置上发生反应,但是所选实验条件会使某些不需要参与反应的基团发生反应,从而产生副产物,甚至得不到目标产物。为此需要对相关的官能团进行保护。为使基团受到保护,而在该基团上引入的基团称为保护基团。如酰基可作为羟基与氨基的保护基,酯基可作为羧基的保护基,偕二烷氧基(缩醛)可作为醛基的保护基。保护基需在所进行的反应中稳定,引入和除去都要简便,收率高和保护剂价廉易得等。对复杂有机化合物(如多肽)的合成,使用使用各种保护基很必要。
要保护某一基团不得不在原来的合成路线中增加两步反应,即引进保护基和脱去保护基。因此带来操作步骤的增加以及产率的损失,这些都是利用保护基带来的缺点。换言之,这是由于试剂选择性不高,采用保护基其实是一种不得已的办法。作为理想的保护基通常应该具备如下特点:
醇、酚羟基能与烃化试剂以及其他的
亲电试剂反应,如伯醇和仲醇可以被氧化,叔醇对酸催化脱水敏感等。因此,要使分子的其他位置单独发生化学反应不影响结构中的羟基,就常遇到醇、酚羟基的保护问题。如下所列举的常用羟基的保护基团。
很多
生物活性分子中都含有氨基,因此氨基的保护在药物合成中很重要。如下所列举的常见氨基保护基团。
三苯甲基具有较大的空间位阻,对氨基可以起到很好的保护作用,而且很容易除去。生成的氨基衍生物对酸敏感,但对碱稳定。引入三苯甲基的方法一般是在碱性条件下,以
三苯基氯甲烷为烃化剂。三苯甲基可以用催化氢化还原脱去,也可以在温和的酸性条件下除去,例如用醋酸水溶液在30度或者用
三氟醋酸在零下5度脱去。例如,第三代头孢菌素头孢噻肟钠(Cefotaxime sodium)的制备就应用了此法保护氨基。