硅醚是含有硅原子與烷氧基以共價(jià)鍵鍵合的一類化合物,硅醚化合物在保護(hù)基化學(xué)當(dāng)中有非常廣泛的應(yīng)用。 硅醚之間的區(qū)別主要基于位阻及電性的不同??偟膩?lái)講,酸性條件脫除位阻較小的硅基團(tuán)相對(duì)更快,而位阻較大的硅基團(tuán)則因?yàn)檠踉由暇哂泻艽蟮目臻g保護(hù)而不易脫除.
概要
硅醚化是保護(hù)醇羥基的有效方法。常用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的精密合成中。
常用硅原子上有至少兩個(gè)相同取代基R’的有機(jī)硅試劑,否則硅原子會(huì)產(chǎn)生不對(duì)稱中心,使非對(duì)應(yīng)異構(gòu)體的后處理變得復(fù)雜。
TBS, TIPS, TBDPS基的空間位阻大,分子中同時(shí)存在仲醇或叔醇羥基時(shí),可選擇性的只保護(hù)伯醇羥基。
基本文獻(xiàn)
?Corey, E. J.; Venkateswarlu, A. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 6190. DOI: 10.1021/ja00772a043
?Corey, E. J.; Cho, H.; Rucker, C.; Hua, D. H. Tetrahedron Lett. 1981, 22, 3455. doi:10.1016/S0040-4039(01)81930-4
?Review: Nelson, T. D.; Crouch, R. D. Synthesis 1996, 1031. DOI: 10.1055/s-1996-4350
反應(yīng)機(jī)理
1.保護(hù)
通常硅化學(xué)中,硅原子上置換反應(yīng)是通過(guò)五配位的中間體進(jìn)行的,離去基團(tuán)(電負(fù)性最強(qiáng)基團(tuán))在中間體(六面體)發(fā)生反轉(zhuǎn)時(shí)離去。
2.脫保護(hù)
和保護(hù)的機(jī)理相同也是通過(guò)五配位中間體完成的,即使在酸性條件下也一樣。因?yàn)楣桕?yáng)離子不穩(wěn)定,所以不會(huì)通過(guò)碳置換(即SN1過(guò)程)來(lái)進(jìn)行。用氟源脫保護(hù)的驅(qū)動(dòng)力是形成強(qiáng)的Si-F鍵(Si-F鍵比Si-O鍵強(qiáng)大致30kcal/mol)
反應(yīng)實(shí)例
保護(hù) 脫保護(hù)的典型實(shí)例[1]
用NaH做堿,對(duì)二醇中的一個(gè)羥基保護(hù)(mono-protection)很有效。[2]
碘做催化劑的TMS保護(hù)[3]
用Si-BEZA保護(hù)[4]:溫和條件下對(duì)叔醇羥基的保護(hù)
用三(全氟苯基)硼烷的硅醚合成[5]:不光能和許多的官能團(tuán)反應(yīng),對(duì)有空間障礙的醇也能在短時(shí)間內(nèi)保護(hù)
實(shí)驗(yàn)步驟
把醇(4.40 g, 13.6 mmol)溶解于DMF(90mL)中,在0 C 下加入咪唑(3.88 g, 56.9 mmol)
和叔丁基二甲基氯硅烷(4.09 g, 27.1 mmol)。 升至室溫,攪拌16 h。加入足量的水結(jié)束反應(yīng),用水和乙酸乙酯萃取三次。有機(jī)相用硫酸鎂干燥,過(guò)濾后濃縮,粗產(chǎn)物用柱層析色譜(正己烷:乙酸乙酯= 50:1)純化分離。目標(biāo)產(chǎn)物為黃色液體(99%收率)
l 用R’3SiCl/咪唑或R’3SiOTf/2,6-二甲基吡啶的條件,可高收率的得到硅醚。后者反應(yīng)活性高,可用于保護(hù)反應(yīng)較慢的仲醇,叔醇。
l 脫保護(hù)一般可在酸性條件下加水分解或者用含F(xiàn)負(fù)離子的氟化物。后者反應(yīng)發(fā)生的動(dòng)力是生成強(qiáng)的Si-F鍵
實(shí)驗(yàn)技巧
使用DMF作為溶劑時(shí),反應(yīng)淬滅時(shí)用大量水稀釋,再用正己烷(或石油醚)/乙酸乙酯混合溶劑萃取效果較好。DMF不容易進(jìn)入有機(jī)相,萃取操作更容易。
以下列舉一些常用的保護(hù)基
TBS是一般作為首選,其他基團(tuán)也用
TMS基是最容易脫保護(hù)的基團(tuán),所以一般用在保護(hù)大位阻的叔醇,或短時(shí)間的保護(hù)
酸性條件下穩(wěn)定性 TMS<TES<TBS<TIPS<TBDPS
對(duì)氟負(fù)離子穩(wěn)定性 TMS<TES< TIPS < TBS <TBDPS
TBAF條件下脫保護(hù)生成的烷氧基銨堿性強(qiáng),不適用于對(duì)堿性條件敏感的化合物。為了緩沖堿性條件,可加入醋酸,或者嘗試更溫和的HF Py、3HF Et3N等緩沖體系。
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