光 化 学 保 护 基

宋 琎2009.9.12

一 . 简 介

二 . 常用几种保护基介绍

三 . 未来的发展方向

一 . 简 介• 在大部分情况下，酸性或碱性试剂是作为去保护基。

同样还有金属和酶催化剂。而光保护基在去保护过程中不需要添加类似的化学试剂，并且去保护过程在大部分时候非常快速和干净。

• 这些特性使它特别适用于生化和微生物领域。

• 同时，在复杂的多官能团化合物的合成中，光保护基处于一个重要的地位，并且要小心选择。一方面，他们要承受的住其它官能团转化时的条件，另一方面，在移出保护基的时候不能损坏中心结构。

the caging group should comply with the following requirements

• High quantum and chemical yields, as well as a fast rate of substrate release;

• Substantial absorbance above 300 nm;

• Good dark stability;

• Byproducts of the uncaging reaction should ideally be transparent at the wavelength of irradiation and possess low reactivity.

二．常用几种保护基介绍

1. 邻硝基苄基衍生物 ( 应用最为广泛 )（ 1 ）活泼 N-H 位的保护* in the last step of the synthesis of ent-fumiquinazoline

N

N

O

N

Indole

O

NO2

hv

MeOH 15h

N

N

O

NH

Me

Indole

O

N

NO

OHN

NOH

O

N

NOH

O

87%

NO

O

+

B.B.Snider. M.V.Busuyek. Tetrehedron. 2001, 57, 3301-3307.Hoffmann. Chemical Review. 2008, 108, 1086.

( 2 ) O-H 位的保护

* in the synthesis of (-)-diazonamide A

HNO

N

CNOR

OPh OH

BrHO

(i)o-NO2C6H4CH2Br

(ii)Cl3CCO2H

Ph

hv(350nm)Br

OH

HNO

N

OR

O

BrO

C6H4o-NO2

O

O

85%

Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 4765

(3) 溶胶凝胶法中通过自由基羧酸官能团改良硅胶 硅烷偶联试剂通过与无机材料通过表面含有的 OH 形成共价键，对无机材料进行表面修饰改性，通过混合自组装在硅胶层表面形成单层，通过不同的链长度对生物分子进行分离。而因为在合成过程中氯和烷氧基对羧酸反应很活泼 . 于是 , 含有羧酸根的硅烷偶联试剂得不到有效应用，于是硅烷偶联试剂合成中羧酸根的保护就很重要。

H2C CH

CH2 n-2C Cl

On=4 or 10

CH

R

NO2

/ tertiary amine

H2C CH

CH2 n-2C O

O

CH

R

NO2

HO

(MeO)3Si-H / H2PtCl6.H2O

CH

R

NO2

Si(OMe)3 CH2 nC O

O sillica gelCH

R

NO2

Si CH2 nC O

OOOO

SiO2

Si CH2nC OH

OOOO

SiO2

hv

Chemistry Letters.2000, 228

(4) 其它含硝基的苯基化合物 很多研究着重于结构的改良使得保护基水溶性更好，或者进行结构改造使之适用于新的反应，或者对照射光波长进行选择以提高收率。

a. 对醛酮的保护

R1

O

R2

O2N NO2OHHO

PhH , PPTS

hv,350nm

O2N NO2

67-92%

O O

R1 R2

J. Org. Chem. 2003, 68, 1138-1141

长链端酮，大环酮，长链共轭醛产率较好

Tetrahedron .2005, 61, 5849–5854

R1

O

R2

O2N NO2OHHO

PhH , PPTS

hv,350nm

O2N NO2OO

R2R1

O O O O

O O O O

Tetrahedron .2005, 61, 5849–5854

Machanism ：

（ b ）对醇的保护

O2N

Br

Br

NO2

2ROH,AgX or

H2O,CaCO3;2RBr,Bu4NI,NaOH

O2N

RO

OR

NO2

hv2ROH

+ON

O

O

NO

* 此类二聚保护基产率更高

Chem.Commun. 2004, 2728–2729

* alcohol ： poor leaving groups

ROH:

OHBocHN

OBn

n-C16H33OH n-PrOH

OHBnOH

Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2008 –2012

Michael C. Pirrung*, Organic letters. 2001, 3, 1105

* in automated photochemical DNA synthesis

2 ．苯甲酰甲基衍生物

O

O

O Ph

NHBoc

hv

OH

O

O Ph

NHBoc OH

O

O Ph

NHBoc

MeOH

OMeO

+ HO

O Ph

NHBoc

90%

in MeOH

hv

OH

O

O R

in apolar solvent

O

O

O R

H

O+ HO

O Ph

NHBoc

TM

Petr Kla´n,* Organic Letters. 2000, 2, 1569-1571.

* 氨基酸中羧基的保护

Peter G. Conrad II, Organic Letters, 2000, 2, 1545-1547.

Mechanism ：

3 ．其他保护基

O

R2

R1

Br

O

hv

R1

O

R2

HO

HO

O

Br

O+

O

Br

HO

OO

R1 R2

hv

OH

R2R1

HO+

O

Br

HO

O

Lin, W.; Lawrence, D. S. J. Org. Chem. 2002, 67, 2723.

该保护基含有的醛基或是二醇结构可以用于保护二醇或是醛酮。

(1) 保护二醇或醛酮

Mechanism:

O

Br

HO O

OO

R R

O

Br

HO O

OO

R R

O

Br

HO O

OO

R R

O

Br

HO O

OHO

R R

OHOHR

OHRO

Br

HO O

O H

hv

Solvent: H2O

intramolecular ion pair

(2) 保护醇及羧酸结构OH

OH

OR

OH

OH

OR

hv

O

O

O

OH

+ROH

O

OH

OH R

300nm

Alexey P. Kostikov. JOC. 2007, 72, 9190-9194

4. 含硅保护基* 含硅保护基在一般有机合成，核苷合成中得到了有效的应用。

OAc

SiR

Cl

R

OAc

SiHR2Cl

H2PtCL6

R=Me,i-Pr

1. LiNMe2

2. R'OH

SiR

OR'

R

OH

OH

Si OR'

RR

hv:254nm

OSi RR

R'OH

Solvent:MeOH

R'OH:

OHOH

OHOH

OHO T

OTBS

5 ．光诱电子转移 对于含有邻近二醇，氨基醇，氨酯的化合物， C-C 键由于受到光诱

电子转移而削弱进而有效地断裂。由此在引入的保护基可通过光诱电子转移脱去。

(1) 对醛酮的保护

Tetrahedron. 2006, 62, 6574–6580

(2) 对氨基的保护

Tetrahedron Letters. 2000, 41, 2097–2099

Mechanism ：

R

O

R NR2

R1

OAc

hv 350nm

R

O

R + NR2

R1

OAcN

R2

R1

OAc

R R

OHH +

R2N

H

R1

+

H2O

R2N

H

R1

+ OAcBr

refluxCH3CN

H

三 . 未来的发展方向

• 发展在长波长范围下有高活性的光保护基。

• 发展光保护基适用的更普遍的底物范围

• 在生化及有机化学领域中得到更宽泛的应用