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有机化学

保护基与不对称合成

保护基通过暂时屏蔽活泼官能团来调节化学选择性;不对称方法则控制手性中心的形成。

直觉直觉:暂时屏蔽一个活泼官能团

含多个反应位点的分子容易让试剂改错位置。保护基可暂时把某个位点转为较不活泼的形式,随后再除去以恢复官能团。

比较酮的暂时保护、Evans 手性助剂和野依催化循环。

中学阶段中学阶段:三个操作与一个立体化学目标

定义:

在选定反应序列中抑制某官能团反应性、并可在兼容分子其他部分的条件下移除的暂时性衍生物。

常见保护基策略
官能团暂时保护形式常用脱保护
醇硅醚(如 TBS)氟离子(常用 TBAF)
醛 / 酮环状缩醛酸性水溶液

大学大学阶段:正交性与不对称诱导

保护方案应具有正交性:各保护基可选择性安装和去除而不干扰其他基团。应避免不必要的保护步骤,因为每次额外转化都会消耗收率与时间、增加废物及不兼容风险。

不对称诱导使原本可能生成两种构型的反应产生不等量立体异构体。手性底物、共价助剂、手性试剂或手性催化剂均可提供立体偏向。

ee=∣nR−nS∣nR+nS×100%ee = \frac{|n_R-n_S|}{n_R+n_S}\times100\%

例题: 解释对映体过量

产物混合物中一种对映体占 98 份,另一种占 2 份。求 ee 和主对映体比例。

解答

ee = (98−2)/(98+2) × 100 % = 96 %。主对映体占混合物 98%;96% ee 不等于主产物占 96%。

进阶进阶:手性助剂与催化控制

Evans 恶唑烷酮助剂与酰基共价连接。烯醇负离子的几何构型和一侧屏蔽引导烷基化;断裂助剂后释放产物,并可回收助剂。手性过渡金属催化剂则建立手性环境,在多次底物转化中诱导偏向。

参考文献

  • Greene's Protective Groups in Organic Synthesis (5th ed.) · Peter G. M. Wuts, 2014
  • Principles of Asymmetric Synthesis (2nd ed.) · Robert E. Gawley, Jeffrey Aubé, 2012