第三节官能团的保护
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有机化学中的官能团保护与反应选择在有机化学领域,官能团保护与反应选择是一项关键而重要的技术。
它们在有机合成中发挥着重要的作用,可以实现对特定官能团进行保护,以及控制反应的选择性。
本文将探讨有机化学中的官能团保护与反应选择的原理、方法和应用。
一、官能团保护的原理和方法官能团保护是在有机合成中使用特定的试剂或方法对特定官能团进行保护,以阻止其在反应中发生不需要的转化或损失。
这种保护可以临时地对官能团进行屏蔽,以防止不需要的反应发生。
一旦需要,这些保护官能团可以很容易地被去除,使得官能团再次可用。
常见的官能团保护方法包括酯化、缩醛、缩酮、硅烷保护、硼酸酯保护等。
例如,在酯化反应中,羧酸可以与醇发生酯化反应,形成酯。
这种反应可以通过加入催化剂、调节反应条件和使用适当的反应物比例来控制。
一旦酯形成,官能团保护就实现了。
二、反应选择性的控制在有机合成中,反应选择性是指在具有多个官能团的分子中,选择性地引发或控制特定官能团的反应。
反应选择性的控制对于合成复杂的有机化合物非常重要,可以避免副反应的发生,并帮助提高产率和纯度。
反应选择性的控制可以通过多种方法实现,如调节反应条件、选择适当的催化剂、改变反应物的比例、使用合适的试剂和溶剂等。
以亲核取代反应为例,当分子中存在多个能提供亲核位点的官能团时,可以通过调节反应条件和选择适当的反应物比例,去控制反应的进行。
三、官能团保护与反应选择的应用官能团保护和反应选择在有机合成中有广泛的应用。
其中最具代表性的应用之一是在多步合成中,其中的中间体需要在反应过程中保护起来,以防止意外的转化或副反应的发生。
通过对中间产物进行官能团保护,可以控制整个反应过程,确保预期产物的高产率和选择性。
另一个重要的应用是在天然产物合成中。
天然产物通常具有复杂的结构和多个官能团,官能团保护和反应选择技术可以被用来合成这些天然产物或其类似化合物。
通过选择性地引发或控制特定官能团的反应,可以构建复杂分子骨架,实现对天然产物的全合成。
高中化学有机合成中的官能团保护在有机合成中,某些不希望起反应的官能团,在反应试剂或反应条件的影响下而产生副反应,这样就不能达到预计的合成目标,因此,必须采取措施保护某些官能团,待完成反应后再除去保护基,使其复原。
1、保护措施必须符合如下要求①只对要保护的基团发生反应,而对其它基团不反应;②反应较易进行,精制容易;③保护基易脱除,在除去保护基时,不影响其它基团。
2、常见的基团保护措施①羟基的保护在进行氧化或某些在碱性条件下进行的反应,往往要对羟基进行保护。
a.防止羟基受碱的影响,可用成醚反应。
b.防止羟基氧化可用酯化反应。
②对羧基的保护羧基在高温或碱性条件下,有时也需要保护。
对羧基的保护最常用的是酯化反应。
③对不饱和碳碳键的保护碳碳双键易被氧化,对它们的保护主要用加成反应使之达到饱和。
;④对羰基的保护(以信息题出现)羰基,特别是醛基,在进行氧化反应或遇碱时,往往要进行保护。
对羰基的保护一般采用生成缩醛或缩酮的反应。
(缩醛或缩酮)(缩酮)生成的缩醛或缩酮水解又变成原来的醛或酮。
3、题例解析例1、已知下列信息:①烯键在一定条件下氧化可生成二元醇:②醛能发生如下反应生成缩醛:缩醛比较稳定,与稀碱和氧化剂均难起反应,但在稀酸中温热,会水解为原来的醛。
现有如下合成路线:试回答下列问题:(1)写出A、B的结构简式:________、________。
(2)写出反应Ⅲ的化学方程式:________。
解析:由题给信息知,欲使CH2=CH—CHO变为CH2OH—CHOH—CHO,需将C=C双键氧化,而—CHO对氧化剂敏感,故应先进行保护,待C=C双键氧化完毕,再将醛基还原出来,故合成路线为:答案:(1)A:CH2=CH=CH(OC2H5)2 B:CH2OH—CHOH—CH(OC2H5)(2)CH2OH—CHOH—CH(OC2H5) CH2OH—CHOH—CHO+2C2H5OH例2、已知胺(R—NH2)具有下列性质:(Ⅰ)R—NH2+(CH3CO)2O R—NHCOCH3+CH3COOH(Ⅱ)R—NHCOCH3+H2O R—NH2+CH3COOH硝基苯胺是重要的化工原料,其合成路线如下:(1)a、c、e分别为________。
第三章 官能团的保护一. 官能团保护的意义及对保护基的要求1. 意义.是对复杂化合物而言的,简单化合物不用保护,复杂化合物由于官能团多(包括种类多,部位多)若要在一个部位选择性的完成一个化学反应,则必须对其他反应部位加以保护封闭,否则反应可能在多部位进行。
关于官能团的保护,前面的内容已部分涉及到。
例:CO 2EtOOH OHOO2Et2MeMgI OOOH+2OOH保护的目的是为了更好地反应,不是为了保护而保护,保护只是手段,保护不该反应的部位,以便在该反应的部位发生反应。
CO 2EtOOH OH O O+2O-CO 2Et 1.2.1.NaNH 23OOHCl 2 存在问题:由于官能团的保护和去保护,实际上使整个反应多了两步,不但费时费力,而且整个收率降低,所以设计合成路线时尽量避免保护基的引入,特别是工业生产。
所以应满足以下要求:<1>容易引入——选择性好、收率高、试剂廉价、专一性 <2>引入保护基后的分子结构能经受往下多反应的条件<3>容易解除保护,不提高分子其它部位、条件温和,不重排异构化、副反应,脱出保护基后的产物易于保护基及附带生成的副产物分离。
本章主要介绍以下几种官能团的保护:羟基、羰基、羧基、氨基 二.羟基的保护——利用成醚、酯加以保护(一)形成醚——甲醚、苄醚、三苯甲醚、四氢吡喃醚、特丁基二甲基硅醚、甲氧基乙氧基甲醚1.甲醚——成醚条件:1)Me 2SO 4/NaOH,Bu 4N +I -2)CH 2N 2/硅酸 0-10℃3)CH 2N 2/HBF 4,CH 2Cl 2,Et 3N,25℃4)CH 3I/固体KOH,DMSO 20℃5)(MeO)2POH/催化剂TSOH,90-100℃ 12h 6)MeO +BF 4-7)CH 3I-Ag 2O醚化条件例:OH+Me 2SO 4NaOHMeOSO 3Na+OCH3CH 2N 2+RCH 2OH RO -RCH 2OCH 3R 2CN 2ArOHR 2CHOAr CH 2N 2ROHHBF 4ROCH 3+++N 2特别是酚羟基一般用MeO -醚保护,反应容易,解脱也容易,醇羟基形成甲醚较稳定,不以脱掉,故少用,在糖类化合物中羟基的保护勿用形成醚。