Cesko.wiki Chránicí skupina
Author
Albert FloresChránicí skupina je v chemii funkční skupina, která se zavádí do molekuly chemickým pozměněním funkční skupiny za účelem dosažení chemoselektivity reakce. Tyto skupiny jsou důležité v mnoha vícestupňových organických syntézách.
Při přípravě některých organických sloučenin nemohou některé části jejich molekul vydržet požadované podmínky nebo přítomnost určitých látek. Z tohoto důvodu musí být dané části molekul (skupiny) chráněny. +more Například hydrid lithno-hlinitý je velmi reaktivní ale užitečné činidlo schopné redukovat estery na alkoholy. Pokud jsou přítomny, vždy reaguje s karbonylovými skupinami, což nelze nijak změnit. Je-li třeba provést redukci esteru za přítomnosti karbonylu, musí být reakci hydridu s touto skupinou zabráněno, například převedením karbonylu na acetal, který s hydridy nereaguje. Acetal je tedy chránicí skupina pro karbonyl. Jakmile je reakce s použitím hydridu dokončena, acetal je odstraněn (reakcí s vodným roztokem kyseliny) za opětovného vzniku původního karbonylu.
Chránicí skupiny jsou mnohem více využívány v laboratorní praxi a základním výzkumu než v průmyslové výrobě, jelikož jejich užití přidává do procesu další kroky a látky, což výrobu prodražuje. Dostupnost levného chirálního stavebního bloku ovšem může tyto náklad snížit (například kyselina šikimová pro oseltamivir).
Běžné chránicí skupiny
Chránicí skupiny pro alkoholy
Chránění alkoholů * Acetyl (Ac) - Odstraňován kyselinou nebo zásadou. * Benzoyl (Bz) - Odstraňován kyselinou nebo zásadou, stabilnější než Ac. +more * Dimethoxytrityl, (fenyl[bis(4-methoxyfenyl)]methyl, DMT) - Odstraňován slabou kyselinou, využití na chránění 5'-hydroxy skupiny v nukleosidech, hlavně při syntéze oligonukleotidů. * Methylthiomethylether - Odstraňován kyselinou. * Pivaloyl - Odstraňován kyselinou, zásadou nebo redukčním činidlem. Je výrazně stabilnější než ostatní acylové skupiny. * Tetrahydropyranyl - Odstraňován kyselinou. * Tetrahydrofuranyl - Odstraňován kyselinou. * Trityl (trifenylmethyl, Tr) - Odstraňován kyselinou a hydrogenolýzou.
Chránicí skupiny pro aminy
Chránění aminů * Karbobenzyloxy (Cbz, benzyloxykarbonyl) - Odstraňován hydrogenolýzou. * p-Methoxybenzylkarbonyl (Moz nebo MeOZ) - Odstraňován hydrogenolýzou, méně stabilní než Cbz * Tercbutyloxykarbonyl (BOC) - Běžný v syntéze peptidů v pevné fázi, odstraňován koncentrovanou silnou kyselinou (např. +more HCl nebo CF3COOH) * Acetyl - využívá se při syntézte oligonukleotidů na chránění N4 v cytosinu a N6 v adeninu, odstraňuje se zásadou, nejčastěji plynným či ve vodě rozpuštěným amoniakem nebo methylaminem. Je příliš stabilní na to, aby byl snadno odstranitelný z alifatických amidů. * Benzoyl - stejně jako u Ac * Karbamátová skupina - Odstraňována kyselinou a mírným zahřátím * Tosyl (Ts) - Odstraňován koncentrovanou silnou kyselinou (např. HBr nebo H2SO4) a silným redukčním činidlem (sodík v kapalném amoniaku nebo naftalenid sodný).
Chránicí skupiny pro karbonyly
Chránění karbonylových skupin * Acetaly a ketaly - Odstraňovány kyselinou. Obvykle je odštěpení u acyklických acetalů snazší než u cyklických. +more * Acylaly - Odstraňovány Lewisovými kyselinami * Dithiany - Odstraňovány solemi kovů nebo oxidačními činidly.
Chránicí skupiny pro karboxylové kyseliny
Chránění karboxylových kyselin * Methylestery - Odstraňovány kyselinou nebo zásadou. * Benzylestery - Odstraňovány hydrogenolýzou. +more * Terc-butylestery - Odstraňovány kyselinami, zásadami a některými redukčními činidly. * Oxazolin - Odstraňován horkou silnou kyselinou (pH 100 °C) nebo zásadou (pH > 12, T > 100 °C) ovšem nikoliv hydridem lithno-hlinitým, organolithnými sloučeninami nebo Grignardovými činidly.
Chránicí skupiny pro fosfátové skupiny
2-kyanoethyl - Odstraňován slabou zásadou. Často používán v syntéze oligonukleotidů. +more * Methyl - Odstraňován silnými nukleofily, například thiofenolem.
Průmyslové použití
V průmyslové výrobě většinou nejsou chránicí skupiny používány, ovšem stále zde nacházejí využití, např.: * Výroba oseltamiviru u Roche * Výroba sladidla sukralózy