Hóa học - Bảo vệ nhóm chức

Chia sẻ: | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

234
lượt xem 65
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay tổng hợp hữu cơ mỗi dây chuyền phản ứng cho ra sản phẩm thường bao gồm khoảng 15-20 công đoạn và đôi khi hơn thế nữa. Trong quá trình thực hiện phản ứng có thể có trường hợp một tác chất mới đưa vào để thực hiện

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hóa học - Bảo vệ nhóm chức

121 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô Chöông 5 : BAÛO VEÄ NHOÙM CHÖÙC Ngaøy nay trong toång hôïp höõu cô moãi day chuyeàn phaûn öùng cho ra saûn phaåm thöôøng bao goàm khoaûng 15-20 coâng ñoaïn hoaëc hôn theá nöùa. Trong quaù trình thöïc hieän phaûn öùng coù theå coù tröôøng hôïp moät taùc chaát môùi ñöa vaøo ñeå thöïc hieän moät coâng ñoaïn naøo ñoù laïi taùc duïng khoâng mong muoán vôùi moät nhoùm chöùc khaùc saün coù trong phaân töû laøm bieán ñoåi caáu truùc cuõa chaát neàn. Nhö theá can thieát phaûi baûo veä nhöõng nhoøm chöùc naøo coù khaû naêng bò taùc chaát môùi ñöa vaøo taùc duïng vaø sau ñoù, khi phaûn öùng keát thuùc, nhoùm baûo veä ñöôïc taùch ra ñeå taùi sinh laïi nhoùm chöùc ban ñaàu. Ví duï alcohol thöôøng ñöôïc baûo veä döôùi daïng moät silyl ether töù caáp vaø aldehyde döôùi daïng moät acetal. RO SiR'3 + R'3SiX R OH 2 R'OH + RCH O RCH(OR')2 Gaén nhoùm baûo veä vaøo moät nhoùm chöùc vaø sau ñoù taùch nhoùm baûo veä ra laøm taêng theâm coâng ñoaïn cuûa daây chuyeàn laøm giaûm hieäu suaát phaûn öùng chung tuy nhieân caùc phaûn öùng naøy coù hieäu suaát raát cao. Ñeå choïn nhoùm baûo veä caàn phaûi xeùt ba vaán ñeà : - Tính chaát cuûa nhoùm chöùc caàn phaûi baûo veä. - Caùc ñieàu kieän phaûn öng ñeå nhoùm baûo veä ñöôïc beàn. - Caùc ñieàu kieän caàn thieát ñeå taùch nhoùm baûo veä. I. BAÛO VEÄ NHOÙM HYDROXYL : Nhoùm hydroxyl ñöôïc baûo veä baèng caùch chuyeån thaønh daãn xuaát khoâng coøn chöùa H cuûa OH ñeå khi ñöa taùc chaát Grignard hay hôïp chaát cô nguyeân toá vaøo moâi tröôøng phaûn öùng, H naøy khoâng phaân huûy anion do caùc taùc chaát treân sinh ra. Phöông phaùp thoâng thöôøng duøng ñeå baûo veä OH laø chuyeån OH thaønh alkyl hoaëc silyl ether. Vieäc choïn nhoùm ether thích hôïp tuøy thuoäc vaøo khaû naêng taùch nhoùm baûo veä. Moät phöông phaùp quan troïng ñeå baûo veä OH laø cho OH taùc duïng vôùi dihydropyran taïo thaønh tetrahydropyranyl ether (THP) vôùi xuùc taùc acid vaø sau ñoù
122 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô thuûy giaûi ether trong moâi tröôøng acid yeáu ñeå taùi sinh laïi OH. Nhieàu chaát xuùc taùc khaùc cuõng ñöôïc söû duïng nhö p-toluensulfonic acid hoaëc daãn xuaát pyridinium. Gaén nhoùm baûo veä : + H + O O + H + + ROH + + RO O RO O O H Taùch nhoùm baûo veä : H2O + H + ROH + RO O HO O RO O H Nhoùm THP gioáng nhö caùc cetal vaø acetal khaùc, baûo veä ñöôïc nhoùm OH ñoái vôùi caùc taùc nhaân thaân haïch, caùc hôïp chaát cô nguyeân toá, caùc taùc chaát khöû hydride, caùc phaûn öùng oxy hoùa vaø caùc phaûn öùng trong moâi tröôøng kieàm. Khi thay 2-propenyl ether cho dihydropyran, phaûn öùng thuûy phaân taùch nhoùm baûo veä xaûy ra trong ñieàu kieän eâm dòu hôn. CH3 H2O + ROC(CH3)2OCH3 ROH CH2 C OCH3 Ethyl vinyl ether cuõng raát höõu duïng ñeå baûo veä nhoùm hydroxyl döôùi daïng 1- ethoxyethyl ether (EE). Nhoùm methoxymethyl (MOM) vaø β-methoxyethoxymethyl (MEM) ñöôïc söû duïng roäng raõi ñeå baûo veä nhoùm alcohol vaø phenol döôùi daïng formaldehyde acetal. Caùc nhoùm naøy ñöôïc ñöa vaøo do taùc duïng cuûa muoái kieàm cuûa alcohol vôùi methoxymethyl chloride vaø β-methoxyethoxymethy chloride. CH3OCH2Cl CH3OCH2OR - + RO M CH3OCH2CH2OCH2Cl CH3OCH2CH2OCH2OR
123 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô Nhoùm baûo veä MEM ñöôïc taùch ra deã daøng bôûi caùc acid Lewis, nhö ZnBr2, MgBr2, TiCl4, (CH3)2BBr, (CH3)3SiI ñeàu coù theå söû duïng ñöôïc. Traùi laïi, MEM beàn hoân THP trong phaûn öùng thuûy phaân acid. Nhö theá MEM vaø THP ñöôïc söû duïng boå sung cho nhau ñeå baûo veä caùc nhoùm OH, khi caùc nhoùm naøy ñoøi hoûi ñieåu kieän khaùc nhau ñeå khöû nhoùm baûo veä. CH2 CH CH2 CH CH3COOH , H2O 30o C , 40h OMEM OMEM HO THPO Nhoùm methylthiomethyl (MTM) cuõng ñöôïc söû duïng ñeå baûo veä alcohol. Coù nhieàu caùch gaén nhoùm MTM. Alkyl hoùa alcoholate do methythiomethyl chloride vôùi xuùc taùc ion chloride laø phöông phaùp thöôøng hay söû duïng. Alcohol cuõng ñöôïc chuyeån thaønh MTM ether do taùc duïng cuûa DMSO vôùi söï hieän dieän cuûa acetic acid hoaëc vôùi benzoyl peroxide vaø dimethyl sulfide. Trong hai phöông phaùp sau coù sinh ra ion methylthiomethylium do söï ion hoùa cuûa acyloxysulfonium. - Cl - + + CH3SCH2OR MCl + RO M CH3SCH2Cl CH3COOH + ROH CH3SCH2OR CH3SOCH3 (CH3CO)2O CH3SCH2OR + + (CH3)2S ROH (PhCO 2)2 Nhoùm MTM ñöôïc taùch ra moät caùch choïn loïc trong dung dòch nöôùc muoái Ag hoaëc Hg2+. Trong ñieàu kieän naøy THP vaø MOM khaù beàn. MTM cuõng ñöôïc + taùch ra do phaûn öùng vôùi methyl iodide vaø sau ñoù thuûy giaûi muoái sulfonium vôùi acetone loaõng. Nhoùm alkyl ñôn giaûn ít ñöôïc duøng ñeå baûo veä alcohol mace daàu nhoùm naøy ñöôïc ñöa vaøo khaù deã daøng ñeå baûo veä nhöng ñeå taùch noù ra can phaûi coù caùc taùc chaát thaân ñieän töû maïnh nhö BBr3. Nhoùm t-butyl thöôøng ñöôïc ñöa vaøo do phaûn öùng cuûa alcohol vôùi isobutylene coù xuùc taùc acid. + H ROC(CH3)3 + ROH CH2 C(CH3)2
124 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô Nhoùm triphenylmethyl (Trityl, Tr) ñöôïc taùch ra döôùi ñieàu kieän nheï nhaøng hôn nhoùm t-butyl neân ñöôïc söû duïng roäng raõi, nhaát laø duøng ñeå baûo veä OH cuûa carbohydrate. Nhoùm naøy ñöôïc ñöa vaøo do phaûn öùng cuûa alcohol vôùi triphenylmethyl chloride theo cô cheá SN1. Dung dòch acetic acid noùng cuõng ñuû ñeå taùch nhoùm trityl. Nhoùm benzyl cuõng ñöôïc söû duïng ñeå baûo veä OH vì ñeå caét ñöùt C-O ether ñeå taùch nhoùm baûo veä chæ can hydrogen giaûi xuùc taùc hoaëc khöû vôùi Na trong dung dòch NH4OH. Nhoùm benzyl ñöôïc gaén vaøo alcohol do phaûn öùng cuûa benzyl alcohol vôùi trichloroacetonitril cho ra trichloroacetinate ñeå hôïp chaát naøy taùc duïng vôùi alcohol. CH2O C CCl3 CH2OH + Cl3CCN NH CH2O C CCl3 CH2OR Cl3C C NH2 NH + + ROH O Silyl ether ñoùng vai troø raát quan troïng ñeå baûo veä nhoùm hydroxyl. Alcohol ñöôïc chuyeån thaønh trimethylsilyl (TMS) ether do taùc duïng cuûa trimethylsilyl chloride vôùi söï hieän dieän cuûa moät amine. t-Butyldimethylsilyl (TBDMS) ether vôùi caáu truùc keành caøng töông ñoái beàn vôùi caùc phaûn öùng khöû hydride vaø oxy hoùa neân cuõng ñöôïc söû duïng ñeå baûo veä OH. Nhoùm TBDMS ñöôïc ñöa vaøo do taùc duïng cuûa alcohol vôùi t-butyldimethylsilyl chloride hoaëc triflat vôùi chaát xuùc taùc amine tam, sau ñoù chæ caàn thuûy giaûi ñeå taùch TBDMS. Nhöõng nhoùm keành caøng hôn vaø beàn hôn TBDMS cuõng ñöôïc söû duïng nhö nhoùm triisopropylsilyl (TIPS), triphenylsilyl (TPS) vaø t-butyldiphenylsilyl (TBDPS). Ñeå baûo veä caùc diol nhö 1,2 vaø 1,3-diol, phaûn öùng vôùi aldehyde hoaëc ketone taïo ra acetal voøng thöôøng ñöôïc aùp duïng. Thí duï : R R + R CH CH R' H + CH3COCH3 O O OH OH H3C CH3
125 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô Nhoùm isopropylene cuõng coù theå gaén vaøo do phaûn öùng xuùc taùc acid vôùi 2,2- dimethoxypropane. R OCH3 + R CH CH2OH H 2 CH3OH + + O O CH3 C CH3 OH OCH3 H3C CH3 Nhoùm ketal coù theå khaùng laïi caùc taùc nhaân thaân haïch vaø taùc nhaân kieàm nhöng deã bò taùch ra do dung dòch acid. Baûo veä alcohol do nhoùm ester ñoâi khi thuaän lôïi hôn acetal hoaëc ether, ñaëc bieät ñoái vôùi caùc phaûn öùng oxy hoùa. Acetate vaø benzoate thoâng thöôøng ñöôïc söû duïng vaø ñöa vaøo alcohol do phaûn öùng cuûa alcohol vôùi acetic anhydride vaø benzoyl chloride coù söï hieän dieän cuûa pyridine hoaëc moät amine tam caáp laøm xuùc taùc. Duøng N-acylimidazolide coù theå acyl hoùa OH tröïc tieáp khoâng caàn xuùc taùc vaø do coù tính choïn loïc cao neân ñöôïc duøng cho nhöõng hôïp chaát coù chöùa nhieàu OH. O Ph O Ph O O Ph O CHCl3 O + N O HO ∆ HO O OCH3 OH N O OCH3 Ph (78%) Nhoùm ester coù theå taùch ra deã daøng do phaûn öùng thuûy giaûi kieàm. Nhöng neáu phaûn öùng thuûy giaûi kieàm khoâng thích hôïp, moät soá acyl ñaëc bieät khaùc caàn ñöôïc ñöa vaøo ñeå sau ñoù taùch ra maø khoâng qua phaûn öùng thuûy giaûi kieàm. Thí duï trichloroethyl carbonate ester ñöôïc ñöa vaøo vaø sau ñoù taùch ra do phaûn öùng khö vôùi Zn. RO C OCH2CCl3 Zn ROH CH2 CCl2 CO 2 + + O II. BAÛO VEÄ NHOÙM AMINO :
126 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô Nhoùm amino nhaát vaø nhò coù tính thaân haïch vaø bò oxy hoùa deã daøng. Neáu caùc tính chaát naøy cuûa nhoùm amino laøm caûn trôû phaàn naøo quaù trình toång hôïp, thì noù caàn phaûi ñöôïc baûo veä. Phöông phaùp thoâng thöôøng laø duøng phaûn öùng acyl hoùa, taùc chaát carbobenzyloxy (Cbz) ñöôïc söû duïng raát roäng raûi vì noái C-O cuûa benzyloxy raát deã bò caét ñöùt trong quaù trình hydrogen hoùa. H2 / Pd CH2OCNR2 [HOCNR2] CO2 + R2NH O O Nhoùm Cbz cuõng coù theå ñöôïc taùch ra do söï phoái hôïp cuûa moät Lewis acid nhö BF3 vaø chaát thaân haïch nhö dimethyl sulfide hoaëc ethyl sulfide. Nhoùm t-butoxycarbonyl (t-Boc) cuõng laø nhoùm baûo veä amine höõu hieäu. Nhoùm baûo veä ñöôïc taùch ra vôùi trifluoroacetic acid hoaëc p-toluensulfonic acid. Nhoùm t-butoxycarbonyl ñöôïc ñöa vaøo do phaûn öùng cuûa amine vôùi t- butoxypyrocarbonate hay hoãn hôïp carbonate ester. CN (CH3)3COCOCOC(CH3)3 (CH3)3COCON CPh OO O t-Butoxypyrocarbonat e 2-(t-But oxycarbonyloxyimino)-2-phenylacet onit ril Phthalimide ñöôïc söû duïng ñeå baûo veä amine nhaát vì nhoùm naøy coù theå taùch ra deã daøng vôùi hydrazine. O O NH + RNH2 + NR NH2NH2 NH O O Phaûn öùng khöû vôùi NaBH4 trong ethanol loaõng cuõng taùch ñöôïc phthalimide. Phaûn öùng bao goàm söï taïo thaønh moät o-hydroxymethylbenzamide trong giai ñoaïn khöû.
127 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô O H OH CHO - BH4 NR NR NHR O O O - BH4 CH2OH + RNH2 O NHR O O Do khaû naêng huùt ñieän töû maïnh cuûa nhoùm trifluoromethyl, trifluoroacetamide ñöôïc thuûy giaûi döôùi ñieàu kieän nheï nhaøng. Ñieàu naøy giuùp cho nhoùm trifluoroacetyl ñöôïc söû duïng ñeå baûo veä amine trong moät vaøi tröôøng hôïp. Ba(OH)2 Ar CH2 CH COOH Ar CH2 CH COOCH2CH3 NH2 NHCCF3 O Amide cuõng coù theå taùch ra do phaûn öùng khöû töøng phaàn. Neáu phaûn öùng khöû döøng laïi ôû giai ñoaïn carbinolamine, phaûn öùng thuûy phaân keá tieáp coù theå taùch nhoùm baûo veä ñeå giaûi phoùng amine. H + H R2AlH R2NCPh R2NCPh + RNH2 PhCHO H2O O OAlR2 Trichloroacetamide coù theå taùch ra do NaBH4 trong alcohol theo cô cheá treân. Benzamide vaø caùc amide ñôn giaûn coù theå taùch ra do phaûn öùng khöû töøng phaàn cuûa diisobutyl nhoâm hydride. Caùc daãn xuaát bis-silyl ñang ñöôïc söû duïng roäng raûi ñeå baûo veä amine nhaát. Thí duï aniline ñöôïc chuyeån thaønh disilylazolidine.
128 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô H3C CH3 Si CsF , HMPA (CH3)2SiCH2CH2Si(CH3)2 + ArNH2 Ar N 100 oC H H Si H3C H3 H3C CH3 (CH3)2SiH Si (PPh3)3RhCl + ArNH2 Ar N Si (CH3)2SiH H3C H3 Thí duï : Baûo veä amine trong daõy toång hôïp peptide. Polypeptide ñöôïc taïo thaønh do nhieàu aminoacid gioáng nhau hoaëc khaùc nhau qua phaûn öùng taïo noái peptide –NH-CO-. H2N CH C NH CH C NH CH C NH CH COOH R1 O R2 O R3 O Rn Theo phöông phaùp môùi toång hôïp polypeptide, nguyeân lieäu ñaàu laø acid chloride cuûa moat aminoacid hoaëc moat nhoùm chöùc khaùc coù khaû naêng acyl hoùa cao maø ñaàu amino ñaõ ñöôïc baûo veä. Nhoùm amino cuûa acid chloride can phaûi ñöôïc baûo veä ñeå traùnh cho nhoùm acid chloride acyl hoùa vaøo chính ñuoâi amino cuûa noù maø phaûi acyl hoùa phaân töû aminoacid môùi ñöôïc ñöa vaøo. Trong tröôøng hôïp naøy, ngöôøi ta khoâng theå söû duïng nhoùm acyl ñeå baûo veä amine, vì sau ñoù khi khöû nhoùm baûo veä acyl baèng phaûn öùng thuûy phaân thì caùc noái peptide cuûa polypeptide cuõng bò ñöùt. Ngöôøi ta thöôøng duøng caùc nhoùm baûo veä nhö CF3CO- do nhoùm naøy deã bò khöû vôùi acid yeáu, hoaëc nhoùm C6H5CH2OCO- vì nhoùm naøy deã bò khöû do phaûn öùng hydrogen hoùa xuùc taùc, hoaëc daãn xuaát nhoùm phthalyl C6H4(CO)2N- vì nhoùm naøy deã bò khöû bôûi hydrazine. Sau nay laø moät soá thí duï cuûa söï baûo veä nhoùm chöùc amine trong quaù trình toång hôïp peptide vaø sau ñoù khöû nhoùm baûo veä.
129 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô Thí duï 1 : a) Baûo veä nhoùm amino baèng benzyloxycarbonyl : + HCl + CH2O C OC2H5 CH2OH ClCOC2H5 O O Benzyl alcohol Benzylethylcarbonat + CH2O C NH CH C OH C2H5OH + CH2O C OC2H5 H2N CH C OH O R O O R O Aminoacid b) Chuyeån nhoùm carboxyl thaønh nhoùm chöùc coù hoaït tính cao hôn (chuyeån thaønh acid chloride) : PCl5 CH2O C NH CH C Cl CH2O C NH CH C OH O R O O R O c) Gheùp caëp thaønh dipeptide : + CH2O C NH CH C Cl CH2O C NH CH C NH CH C OH H2N CH C OH O R O O R O R' O R' O d) Khöû nhoùm baûo veä : H2N CH C NH CH C OH R O R' O H2 / Pd CH2O C NH CH C NH CH C OH Dipeptide O R O R' O + CH3 CO2 Tieáp tuïc gioáng nhö treân ñeå cho ra tripeptide vaø polypeptide. Thí duï 2 : a) Baûo veä nhoùm amino baèng trifluoroacetyl :
130 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô + (CF3CO)2O CF3 C NH CH C OH H2N CH C OH O R O R O Aminoacid b) Chuyeån nhoùm carboxyl thaønh nhoùm chöùc coù hoaït tính cao hôn (moat anhydride coàng keành) : (CH3)3N -+ CF3 C NH CH C O NH(CH3)3 CF3 C NH CH C OH O R O O R O -+ CF3 C NH CH C O NH(CH3)3 + CF3 C NH CH C O C OCH2CH(CH3)2 Cl C OCH2CH(CH3)2 O R O O R O O O c) Gheùp thaønh moät dipeptide : + CF3 C NH CH C O C OCH2CH(CH3)2 H2N CH C OH O R O O R' O CF3 C NH CH C NH CH C OH + CO 2 + (CH3)2CHCH2OH O R O R' O d) Khöû nhoùm baûo veä : + H3O CF3 C NH CH C NH CH C OH + H2N CH C NH CH C OH CF3COOH O R O R' O R O R' O Dipeptide Tieáp tuïc gioáng nhö treân ñeå cho tripeptide, tetrapeptide vaø polypeptide. Thí duï 3 : a) Baûo veä nhoùm amino döôùi daïng phthaloyl :
131 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô O O H2O + + N CH C OH O H2N CH C OH R O R O O O b) Chuyeån nhoùm chöùc carboxyl thaønh daãn xuaát acyl cuûa dicyclohexylisourea hoaït ñoäng : O O NHC6H11 N CH C O C + C6H11N C NC6H11 N CH C OH NC6H11 Dicylcohexylcarbodiimid R O R O O O c) Gheùp thaønh moät dipeptide : O NHC6H11 N CH C O C + H2N CH C OH NC6H11 R O R' O O O C6H11NH C NHC6H11 N CH C NH CH C OH + O R O R' O O Dicyclohexylurea d) Khöû nhoùm baûo veä : O O NH2NH2 NH N CH C NH CH C OH H2N CH C NH CH C OH + NH R O R' O R O R' O O Dipeptide O Tieáp tuïc gioáng nhö treân ñeå cho ra tripeptide, tetrapeptide vaø polypeptide.
132 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô Trong tröôøng hôïp daây polypeptide chæ do moat aminoacid taïo thaønh, phöông phaùp sau nay ñöôïc aùp duïng : + CH2O C Cl H2N CH C OH CH2O C NH CH C OH O R O O R O PCl3 O R ∆ CH2O C NH CH C Cl O + CH2Cl HN O R O O Anhydrid voøng khi ñun noùng ñöôïc môû voøng phoùng thích CO2 vaø ña phaân hoùa. O R ∆ n + H2N CH C ( NH CH C )n- OH n CO 2 O 1 HN H2O R O R O O Ghi chuù : 1. Gioáng nhö caùc aminoacid, polypeptide coù tính löôõng tính vaø moãi polypeptide coù ñieåm ñaúng ñieän rieâng. 2. Moät soá polypeptide coù taùc duïng sinh lyù quan troïng ñeán cô theå soáng. Thí duï : Glutathion ñoùng vai troø quan troïng trong söï oxy hoùa - khöû trong cô theå laø moat tripeptide coù chöùa ba aminoacid laø glycine, glutamic acid vaø cystein. HO C CH CH2CH2 C NH CH C NH CH2 C OH O NH2 O CH2 O O SH Glutathion
133 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô Trong hoùa hoïc protein vaø polypeptide, coâng thöùc phaân töû ñöôïc vieát baèng teân vieát taét cuûa caùc aminoacid lieân keát vôùi nhau. Thí duï : Glutathion ñöôïc vieát laø : Glu – Cys – Gly. Gramicidine laø moat chaát khaùng sinh ñöôïc ghi laø : Val Orn Leu Phe Pro Pro Phe Leu Orn Val Trong ñoù Val chæ valine, Orn chæ ornitine, Leu chæ leucine, Phe chæ phenylalanine vaø Pro chæ praline. III. BAÛO VEÄ NHOÙM CARBONYL Phöông phaùp toång quaùt baûo veä aldehyde vaø ketone ñoái vôùi phaûn öùng coäng thaân haïch vaø phaûn öùng khöû laø chuyeån caùc nhoùm carbonyl naøy thaønh acetal vaø ketal vôùi ethylene glycol. R RO + H + H2O + CO HOCH2CH2OH C R' R' O Dioxolane Scandium triflate (trifluoromethylsulfonate) laø chaát xuùc taùc höõu hieäu ñeå ñieàu cheá dioxolane. Dimethyl hoaëc diethyl acetal vaø ketal coù theå ñieàu cheá moät caùch thuaän lôïi do phaûn öùng trao ñoåi xuùc taùc acid vôùi moät ester hoaëc moätketal nhö 2,2- dimethoxypropane. OCH3 + H + + R C R' HCOOCH3 CH(OCH3)3 R C R' O OCH3 Orthoester
134 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô OCH3 + H (CH3)2C O + (CH3O)2C(CH3)2 + R C R' R C R' O OCH3 Acetal vaø ketal ñöôïc ñieàu cheá moät caùch raát eâm dòu do taùc duïng cuûa hôïp chaát carbonyl vôùi alkoxytrimethylsilane, söû duïng trimethylsilyl triflate laøm xuùc taùc. (CH3)3SiO 2SCF3 + 2 R'OSi(CH3)3 R2C O R2C(OR')2 + (CH3)3SiOSi(CH3)3 Dioxolane vaø caùc ketal acetal khaùc thöôøng raát beàn ñoái vôùi caùc taùc nhaân thaân haïch maïnh bao goàm caùc taùc nhaân cô – kim vaù caùc phaûn öùng chuyeån nhöôïng hydride. Nhoùm baûo veä carbonyl ñöôïc khöû deã daøng do phaûn öùng thuûy phaân acid gioáng nhö phaûn öùng thuûy phaân acetal. Neáu nhoùm baûo veä carbonyl can ñöôïc taùch ra maø khoâng phaûi qua phaûn öùng thuûy phaân acid, ngöôøi ta thöôøng söû duïng moät β-haloalcohol nhö 3-bromo-1,2- dihydroxypropane hoaëc 2,2,2-trichloroethanol ñeå taïo ra acetal. Caùc nhoùm baûo veä naøy coù theå taùch ra do phaûn öùng khöû vôùi Zn theo cô cheá khöû β. R O Zn BrCH2 + R2C O HOCH2CH CH2 R O OCH2CCl3 Zn R C R' R C R' + CH2 CCl2 THF O OCH2CCl3 Nhoùm baûo veä carbonyl khaùc laø daãn xuaát 1,3-oxathiolane ñöôïc ñieàu cheá do taùc duïng cuûa carbonyl vôùi mercaptoethanol, xuùc taùc acid hoaëc BF3. Nhoùm baûo veä ñöôïc taùch ra do taùc duïng cuûa Ni Raney trong alcohol hoaëc do taùc nhaân halogen hoùa nheï nhö chloramines T. Taùc nhaân naøy oxy hoùa S thaønh muoái chlorosulfonium nhaèm ñeå hoaït hoùa voøng cho phaûn öùng thuûy phaân môû voøng keát tieáp.
135 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô R R O O Cl H2O - C H3C SO 2N C R2C O + + + Na R S R S Chloramine T X - - X : Cl hoaëc NSO2Ar Dithioketal, ñaëc bieät dithiolane vaø dithiane voøng, cuõng raát höõu hieäu ñeå baûo veä carbonyl. Caùc hôïp chaát naøy ñöôïc ñieàu cheá do taùc duïng cuûa dithiol töông öùng vôùi xuùc taùc Lewis acid nhö BF3 hoaëc (CF3SO3)2Mg hay (CF3SO3)2Zn. Bis- trimethylsilyl sulfate vôùi söï hieän dieän cuûa SiO2 cuõng ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu cheá dithiolane. Caùc nhoùm baûo veä dithioacetal hoaëc ketal coù theå taùch ra do caùc taùc chaát oxy + hoùa X ñeå hoaït hoùa cho phaûn öùng thuûy phaân. H2O + + + R2C(SR')2 X R2C S R' R2C SR' R2C SR' R2C O + OH SR' X IV. BAÛO VEÄ NHOÙM ACID Neáu chæ coù OH cuûa COOH can ñöôïc baûo veä thì coù theå söû duïng phaûn öùng ester hoùa, ñeå sau ñoù thuûy phaân trong moâi tröôøng kieàm ñeå taùi sinh laïi acid. Neáu can phaûi traùnh caùc ñieàu kieän cuûa phaûn öùng thuûy phaân trong moâi tröôøng kieàm, coù theå söû duïng t-butyl ester, vì ester naøy thuûy phaân deã daøng trong moâi tröôøng acid, hoaëc 2,2,2-trichloroethyl ester, vì ester naøy bò phaân tích do taùc duïng khöû cuûa Zn. Moät soá ester khaùc coù theå bò khöû do TBAF khan. Ñeå baûo veä phaàn carbonyl cuûa COOH, ngöôøi ta coù theå chuyeån nhoùm chöùc naøy thaønh daãn xuaát oxazoline, thoâng thöôøng nhaát laø daãn xuaát 4,4-dimethyl ñöôïc ñieàu cheá do taùc duïng cuûa acid vôùi 2-amino-2-methylpropanol hoaëc 2,2- dimethylaziridine.
136 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô CH3 N CH3 + RCOOH HOCH2C(CH3)2 R C O NH2 1-Oxazoline 2-Amino-2-methylpropanol CH3 H3C CH3 O H3C CH3 + H CH3 R CN R C + RCOOH HN N O 2,2-Dimethylaziridine Caùc daãn xuaát dò hoaøn naøy baûo veä acid ñoái vôùi taùc chaát Grignard vaø caùc taùc chaát cung caáp hydride. Acid coù theå taùi sinh do phaûn öùng thuûy phaân acid hoaëc chuyeån thaønh ester do phaûn öùng xuùc taùc acid vôùi moät alcohol thích hôïp. Carboxilic acid cuõng coù theå ñöôïc baûo veä döôùi daïng moät orthoester. Caùc orthoester daãn xuaát töø alcohol ñôn giaûn deã daøng bò thuûy phaân vaø orthoester thoâng duïng nhaát ñeå baûo veä acid laø 4-methyl-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane. Caùc orthoester nhò hoaøn naøy coù theå ñöôïc ñieàu cheá do phaûn öùng trao ñoåi vôùi moät soá orthoester khaùc, hoaëc do phaûn öùng vôùi iminoether, hay do phaûn öùng chuyeån vò cuûa ester daãn xuaát töø 3-hydroxymethyl-3-methyloxetane. (HOCH2)3CCH3 RC(OCH3)3 O (HOCH2)3CCH3 O RCOR' R CH3 NH O CH3 BF3 RCHCH2 O O Caùc phöông phaùp baûo veä vaø khöû nhoùm baûo veä cuûa acid khoâng thuaän lôïi baèng cuûa alcohol vaø aldehyde. Nhö theá, neáu can phaûi baûo veä acid, ngöôøi ta thöôøng chuyeån acid naøy thaønh aldehyde hoaëc keton hay alcohol, vaø sau khi phaûn öùng keát thuùc thì tieán haønh oxy hoùa ñeå taùi sinh acid trôû laïi.
137 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô BAØI TAÄP Baøi 1 : Haõy choïn phöông phaùp toát nhaát ñeå baûo veä nhoùm OH cuûa caùc chaát trong caùc chuyeån hoùa sau : a) HOCH2C(CH3)2CH2Br HOCH2C(CH3)2CH2D b) HOCH2C CCH3 HOCH2C CH c) H2C CHC(CH3)2OH BrCH2CH2C(CH3)2OH Baøi 2 : Töø 1,3-propandithiol, formaldehyde, caùc taùc chaát höõu cô can thieát, cuøng vôùi n-BuLi laøm xuùc taùc base, haõy toång hôïp caùc chaát sau : a) (CH3)2CHCH2CHO b) PhCH2CHO c) Cyclopentylcarbaldehyde d) Diethyl ketone e) Ethyl isopropyl ketone f) Acetophenon Baøi 3 : Haõy toång hôïp PhCH2CHOHCH2CH2COCH3 töø PhCH2CHO vaø BrCH2CH2COCH3. Baøi 4 : Haõy xaùc ñònh caáu truùc cuûa caùc chaát töø A ñeán E trong chuoãi caùc phaûn öùng sau : HOCH2CH2OH CrO3 / Py Zn C B A + (CH3)2CHCH2CHO BrCH2COOEt LiAlH4 + H3O D E Baøi 5 : Haõy toång hôïp cyclohexancarbaldehyde töø caùc hôïp chaát maïch thaúng. Baøi 6 : Haõy tieán haønh monobrom hoùa vaø mononitro hoùa aniline. Baøi 7 : Moät sinh vieân tieán haønh toång hôïp o-methoxybenzyl alcohol töø o-cresol theo chuoãi phaûn öùng sau :
138 Giaùo trình Toång hôïp Hoùa Höõu cô COOCH3 CH3 COOH OCH3 OH OH CH2N 2 dö Na2Cr2O 7 ether H2SO4 1. LiAlH4 / ether 2. H+ CH2OH OCH3 nhöng laïi khoâng ñaït ñöôïc hieäu quaû. Baïn haõy neâu ñieåm sai trong chuoãi toång hôïp treân. Baøi 8 : Haõy tieán haønh chuyeån hoùa sau : C OOH CH2CH2NH2 HO OH HO OH OH OH