化学与环境学院 084 班 温才裕 周俊凯

官能团保护的意义 有机反应往往会伴有副反应，原因就是

有机反应的复杂性，反应条件、官能团的相互影响等都会影响反应的进行．在有些反应中，使某个官能团参加反应时，可能会有其他的官能团受到影响，这样就需要对官能团进行保护．

官能团的保护 一、保护基的基本条件 二、羟基保护 三、羰基保护 四、氨基保护 五、羧基保护 六、活泼碳氢键和碳碳键的保护

一、保护基的基本条件 总的说来，保护基应满足下列三点要求：

1. 它容易引入所要保护的分子（温和条件） ; 2. 它与被保护基形成的结构能够经受住所要发

生的反应的条件 ; 3. 它可以在不损及分子其余部分的条件下除去

（温和条件） ; 在一些例子中，最后一条可以放宽，允许保护基

被直接转变为另一种官能团。

二、羟基的保护基团保护醇类 ROH 的方法一般是制成醚类 (ROR′) 或酯

类 (ROCOR′) ，缩醛或缩酮类。前者对氧化剂或还原剂都有相当的稳定性。

1 、 醚类衍生物 ① 形成甲醚类 ROCH3

可以用碱脱去醇 ROH 质子，再与合成子 ＋ CH3 作用，如使用试剂 NaH/Me2SO4 。也可先作成银盐 RO-Ag+ 并与碘甲烷反应，如使用 Ag2O/MeI ；但对三级醇不宜使用这一方法。醇类也可与重氮甲烷 CH2N2 ，在 Lewis 酸（如 BF

3·Et2O ）催化下形成甲醚 .

ROH ROCH3

NaOH,Me2SO4

Me3Si ,CHCl3I

② 甲基硅醚（ TMS ）及其它硅醚保护基 制备时，用三甲基氯硅烷与醇类在三级胺中作用。此

保护基在酸中不太稳定，也可以用氟离子 F- 脱去（ Si-F 的键结合力甚强，大于 Si-O 的键能）。

③ 苄基醚（ Bn ）保护基 苄基醚的稳定性与甲基醚类似，对于多数酸和碱以及

氧化剂都非常稳定，形成保护的反应条件也温和，操作简单，作为反应物的苄基溴或者苄基氯便宜易得。

ROSiMe3 ROHROH + Me3SiCl´¼/H2O

¼ÓÈÈ

R OH

CH2Br

NaOHR OCH2 R OH CH2OH+

R OH CH3+

ÜлùÃÑH2

Pd

H3+O

④ 三苯甲基醚 三苯甲基醚在糖、核苷和甘油酯化学中广泛的用来保

护一级羟基，它的最大优点是在多羟基化合物中选择性的保护伯醇羟基。

制备时，以（单或二取代）三苯基氯甲烷在吡啶中与醇类作用，而以 4- 二甲胺基吡啶（ 4-dimethyl aminopyridine, DMAP ）为催化剂。

三苯甲基（ trityl group ）是一更大的基团，脱去时用酸反应，或锂金属处理。

R O H R O C P h 3 P h 3 C C l, P y r , D M A P

Z n B r 2 , o r H 2 / P d

5 、烯丙醚类 用烯丙基来保护醇羟基，烯丙醚容易制成并且

在中度酸性和碱性情况下稳定 ,然而在碱性条件下它们就转换为异构的丙烯醚式，后者易被酸水解，或在中性条件下用氯化高汞处理裂去，烯丙基仅能与对碱稳定的保护基（如其他醚类或缩醛）一起应用。

ROH + CH2=CH-CH2BrNaOH

ROCH2-CH=CH2

KOBu

DMSOROCH=CH-CH3

（ 2 ） 缩醛和缩酮类衍生物 ① 四氢吡喃醚（ THP ）保护基 制备时，使用二氢吡喃与醇类在酸催化下进行加成作

用。欲回收恢复到醇类时，则在酸性水溶液中进行水解，即可脱去保护基团。有机合成中常引用这种保护基团，其缺点是增加一个不对称碳（缩酮上的碳原子），使得 NMR谱的解析较复杂。

ROHORO

HOAc,H2O

,TsOH,PyrO

② α-卤代酸酯保护基 α-卤代酸酯衍生物如：

ClCH2COOR 、 Cl2CHCOOR 、 Cl3CCOOR 、F3COOR 等，可分别由酰卤、酸酐和具有羟基的化合物作用来制备。这类保护基在分子中引入了卤素，使羰基碳原子的亲电性增强，从而易于水解，利用这一特性进行选择性的解除。其保护基的解除通常在碱性条件下或胺类化合物中进行。

2 ．酚羟基的保护 酚的保护基也可分为醚、酯和缩醛三类，例如：

OH OSO2Ar OH

+ ClSO2Ar ¼îµÄË®ÈÜÒº

»ò¼îµÄ́¼ÈÜÒº

三、羰基的保护 醛、酮的保护基相对较少，常见的有 O,O- 缩醛和 O,S-

缩醛，以及 S,S- 缩醛 1 ． O,O- 缩醛 质子酸或者 Lewis 酸都可以催化醛或酮与醇反应生成

缩醛。例如： O

O

H

H

HO(CH2)3OH

P-TsOH

O

H

H

O

O

2 ． S,S- 缩醛 与 O,O- 缩醛相比， S,S- 缩醛更加稳定，形成 S,S- 缩醛保护也

更加容易，也无需除水，而且时常在有水的条件下反应。 S,S-缩醛在酸性和碱性条件下都是稳定的，保护基团可以满足更广泛的反应需求。但使用 S,S- 缩醛保护化合物有三个主要的缺点：

① 大多数硫醇和二硫醇具有难闻的气味 ②水解反应常用到金属盐，也具有相当的毒性和环境问题 ③含硫化合物对 Pd 和 Pt 催化剂具有毒化作用，对于催化还原

反应具有相当大的限制，这时候往往需要较大的催化剂用量和高压条件。

O

OH

OH

OH

OH

SEt

OH

OH

OH

OH

SEt

ÒÒÁò́¼

ŨÑÎËá

3 ． O,S- 缩醛

O,S- 缩醛的稳定性介于 O,O- 缩醛和 S,S- 缩醛之间，在酸性水溶液中，它比O,O- 缩醛稳定的多；但比S,S- 缩醛活泼的多，水解速度约为 S,S- 缩醛的 104

倍。

化合物分子中含有 O,S- 缩醛和 S,S- 缩醛，在HgCl2-CaCO3 作用下， O,S- 缩醛被选择性的水解。

MeS OS

S

TBDMSO

HgCl2-CaCO3

MeCN-H2OHO

S

S

TBDMSO

四、 氨基的保护N-烷基或 N-硅烷基作为保护基

X=Cl,Br

RNH2 PhCH2X RNHCH2Ph+K2CO3

H2,AcOH/ Pd C10%

Me3SiCl NEt3(or Pyridine)RNH2 RNHSiMe3

Aqueous condition

+

芳香胺在进行硝化反应时是采用甲酰基保护，并且在磺胺合成中用甲酰基有明显的优点，因为它易于引入和消去。

NH2 NHCHO

HCOOH, 1Сʱ373-383K

NHCHO

ClSO2

NH3H2O(Ũ)£¬1Сʱ£¬368-373K

NH2

H2NSO2

Boc (叔丁基氧基羰酰基）

Boc 广泛用于多肽的合成

Cl O

O

N HN O

O

R HN OH

O

R HO+

R NH2 + CO2

R NH2

°±»ù¼×Ëáõ¥

Aurathane

O NH

O R

COOHSOCl2

O NH

O R

COCl

H2N CHCOOH

R'

O NH

C

HN

O R

O

COOH

R'

H+

OH+

NH

C

HN

O R

O

COOH

R'

HO

NH2C

HN

R

O

HOOC

R'

A BA½ÏB»î ÆÃÏÈË®½â

酯化法 酯化反应通常指醇或酚与含氧的酸类（包括有机酸和无

机酸）作用生成酯和水的过程，也就是在醇或酚羟基的氧原子上引入酰基的过程，也称为 O-酰化反应。 其通式如下：　　

　　　 Rˊ 可以是脂肪族或芳香族，即醇或酚， R″COZ 是酰化

剂，其中的 Z 可以代表 -OH ， -X ， -OR ， -OCOR ， -NHR 等。生成羧酸酯分子中的 R′ 和 R″ 可以是相同或不同，酯化的方法很多，主要可以分为以下四类：

五、羧基的保护

1. 酸和醇或酚直接酯化法　　 酸和醇的直接酯化法是最常用的方法，具有原料易

得优点，这是一个可逆反应。　　 2. 酸的衍生物与醇的酯化　　 酸的衍生物与醇的酯化主要包括醇与酰氯，醇与酸酐，醇与羧酸盐等的反应，方程式如下：　　

　　　　

3. 酯交换反应　　 酯交换反应主要包括酯与醇，酯与酸，酯与酯之间的交换反应，化学方程式如下：

4. 其它　　酯化方法还包括烯酮与醇的酯化，腈的醇解，酰胺的醇解，醚与一氧化碳合成酯的反应。如：　

羧酸以酯的形式被保护，常常用甲酯或乙酯，然而为了除去它们需要强酸性或强碱性条件可能是不利方面。

在这种条件下，叔丁酯（可用温和的酸处理除去），苄酯（能经氢解而脱苄基）或 β,β,β-三氯乙酯（去保护作用可用包括锌引起的消除反应）可能更有用。

CH2=CCl2+RCO2 ZnCl+_

R C

O

OCH2 C

ClCl

Cl Zn

三氯乙酯曾被 Woodward 用于在头孢菌素C 的合成。其中的 β-内酰胺环在除去保护基时不受影响。

Cl3CCH2O2CCH(CH2)3CONH

NHCO2CH2CCl3

NO

S

CO2CH2CCl3CH2OCOCH3

苄基对于温和酸处理是稳定的，它易被氢解除去。

H2NCH2CO2H PhCH2OCONHCH2CO2H

H2 Pd(60%)

PhCH2OCONHCH2CONHCHCO2C(CH3)3CH2Ph

H2NCH2CONHCHCO2C(CH3)3CH2Ph

H2NCH2CONHCHCO2H

CH2Ph

PhCH2OCOCl

PhCH2CH(NH2)CO2C(CH3)3[(C2H5O)2P(O)]2O

HClbenzene

(80%)

叔丁酯对酸敏感

OH

O+

O

OH3+O

OH

O

O

OH3+O

HO+

OH

O+

CF3COOH

六、活泼碳氢键和碳碳键的保护 1 ．乙炔衍生物活泼氢的保护 常用的炔氢保护基是三烷基硅基（如

Me3Si- ， Et3Si- ）。三甲基硅烷的引入是通过炔烃转变为 Grignard 试剂后和三甲基氯硅烷作用实现的。该保护基对有机金属试剂，氧化剂稳定，并可用碱或硝酸银除去保护基。例如：

Br

SiMe3

Li

Et2O

Ag-AgCN

H

+AgNO3/H2O/EtOH

KCN/H2O

格氏反应和有机锂合成中的保护

PhLi+RC CH RC CLi + C6H6

2 ．芳烃中 C-H 键的保护 常用的保护基有间位定位基，如 -COO

H 、 -NO2 、 -SO3H 及邻对位定位基，如 -NH2 、 -X 等。

（ 1 ）间位定位基 由于羧基、硝基、磺酸基为强吸电子基，只有当环上有强供电子基时方可使用。

以羧基为保护基： OH

OH

OH

OH

COOH

OH

OH

COOH

Br

H3O+

OH

OH

BrCO2/NaHCO3 Br2/AcOH

以磺酸基为保护基：

以硝基为保护基：

CH3 CH3

SO3H

CH3

SO3H

Cl

H3O+

CH3

ClŨH2SO4 Cl2,Fe

C(CH3)3

HNO3

C(CH3)3

NO2

C(CH3)3

NO2

Br

Fe+HCl

C(CH3)3Br

NH2

i NaNO2+H2SO4

H2SO4

C(CH3)3Br

Br2,Fe

ii H3PO2/H2O

（ 2 ）邻、对位定位基 以叔丁基为保护基。 以叔丁基为保护基：

3 ．脂肪族中 C-H 键的保护 脂肪族中 C-H 键的保护，往往是指保护特定位置 C-H

键，如 α- 取代基的不对称酮，若想使其在有取代基的α- 碳上进行烃化反应，就必须将另一个 α-位的活泼亚甲基保护起来，待指定部位的烃化反应完成后再将保护基除去。

OH OH

C(CH3)3

Cl2

OH

C(CH3)3

Cl Cl

H2SO4FeCl3

OHCl Cl

ÕôÆûͨ ¹ý 275-350¶ÈµÄ»î ÐÔ°×ÍÁ

4 ．碳碳键的保护过氧化物与碳碳双键形成环氧化物的方

法可以保护碳碳双键免受亲电试剂的进攻。在乙酸溶液中，用锌和碘化钠处理可以脱去环氧保护基。卤代也可用于保护碳碳双键，同样用锌去保护。例如 :

O

3-ClBzOOH(CHCl3)1h,-10¡æ

O3/CH2Cl2;1.5h;-78¡æZn/NaI;2h(NaOAc/AcOH)

cis:trans=1:1

O