有机合成的重要策略——官能团保护与去保护,本文主要内容关键词为:官能团论文,策略论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
在利用多官能团化合物做原料进行有机合成时,我们经常会遇到这种情况:欲对某官能团进行处理,其他官能团却会受到“株连”而被破坏。我们必须采取一定的措施将不需要转变的官能团暂时“保护”起来,经过一步或几步反应后,再将保护基去掉(此谓“去保护”)从而使之重新复原,这种措施就叫做“官能团的保护与去保护”,简称为“官能团保护”,是有机合成的一种重要策略。官能团保护的措施很多,本文举例说明中学阶段常见的几种。
一、对碳碳双键的保护
根据合成路线回答下列问题:
(1)第②步反应的目的是_________ 。 (2)第④步发生两种反应,其反应类型分别是 ______反应、______反应。
解析:很明显,本题的合成路线为卤代烃→醇→(醛→)羧酸,这是中国阶段进行有机合成最常规的思路。值得注意的是,在将氧化为—COOH的过程中碳碳双键可被破坏,因此对其进行了保护。保护的方法是:碳碳双键先与HCl加成 (步骤②),待氧化为—COOH(步骤③)后再将HCl消去(步骤④),这样碳碳双键重新复原。弄清了这一点,就不难得出本题答案:(1)保护碳碳双键,防止被氧化。(2)消去、中和。
二、对羟基的保护
例2 (2006年江苏省高考化学卷第23题)香豆素是广泛存在于植物中的一类芳香族化合物,大多具有光敏性,有的还具有抗菌和消炎作用。它的核心结构是芳香内酯A,其分子式为,该芳香内酯A经下列步骤转变为水杨酸和乙二酸。
请回答下列问题[为节省篇幅,与本文关系不大的第(2)和第(4)小题已略去]:
(1)写出化合物C的结构简式______。
(3)在上述转化过程中,反应步骤B→C的目的是______。
解析:A的不饱和度为7,则其分子中除含有一个苯环、一个内酯环外,还应有一个C=C双键。根据产物水杨酸的结构特点可知A为酚酯且C、O原子连在苯环上邻位的C原子上。综上分析知A的结构简式为
本题的难点是:根据揭示(1),只须经过①
五、对氢原子的保护
还有一种特殊情况值得注意:为了合成的需要,在芳香族化合物的苯环上,往往先引入一个(或几个)产物中并不存在的基团,让它占据苯环上一定的位置,以防合成过程中被其他原子或原子团占据,反应完毕后再将该基团除去。实质上这也是一种保护技术,只不过保护的对象是氢原子(非官能团)而已。
例5 已知下列信息:
综上所述,在很多有机合成中都需要对官能团进行保护。官能团保护看起来是舍近求远,实质上是“以退为进”,是一种策略。官能团保护是有机化学中不可忽视的一个知识点,2006年高考江苏化学卷就对该知识点进行了考查。需注意:官能团保护的情况非常复杂,中学生没有必要去记官能团保护的具体方法,能理解其意图和反应原理就足够了。
练习题: