10.8 : حماية الكحول

Organic compounds often contain more than one functional group. In such molecules, a protecting group makes the more reactive group inert to a given set of conditions.

An analogous illustration is a pipe with multiple openings. A liquid would flow out through the lowest outlet because of gravity. However, using a cap to block the lower outlet allows the liquid to be obtained from the higher outlet.

For instance, organolithium alkylation of a halide in the presence of alcohol does not occur due to the acidity of the hydroxyl group. However, protecting the alcohol allows the alkylation of the halide.

While designing a protecting group, the fundamental principle is its stability to one set of conditions and susceptibility to another. For instance, the tetrahydropyranyl group is a common protecting group for alcohols from strong bases. While the acetal formed is stable in such conditions, it is susceptible to acid hydrolysis.

After the intended reaction, easy removal of the cap without damaging the pipe is also necessary to return the system to its native state. This process of removing the protecting group is known as deprotection.

Popular protecting groups for alcohols from nucleophiles or carbon and nitrogen bases include the trialkylsilyl family. Here, a trialkylsilyl derivative interacts with the alcohol in the presence of a weak base like imidazole that reacts as a nucleophilic catalyst to generate a trialkylsilyl ether.

These trialkylsilyl groups are then removed from alcohols using fluoride salts that are soluble in organic solvents, like tetra-n-butylammonium fluoride, or TBAF. Consequently, the re-protonation of the oxygen regenerates the native alcohol.

In addition to the reaction conditions, the reactivity of the molecule to be protected must be considered when identifying a suitable protecting group.

For instance, among alcohols, methyl ethers are suitable protecting groups only for phenols because phenoxides are good leaving groups under the deprotection conditions, while alkoxides are poor leaving groups under these conditions.

يتعمق هذا الدرس في مفهوم الحماية وإزالة الحماية لمجموعة وظيفية أساسية في الكيمياء العضوية الاصطناعية. يتم شرح هذه الظواهر في سياق الكحولات الأليفاتية والعطرية.

حماية

وهي تحدد مجموعة الحماية باعتبارها عامل التعتيم لجعل الأنواع الأكثر تفاعلاً خاملة لمجموعة معينة من الظروف. تم تصوير هذا المفهوم من خلال الرسم التوضيحي لتدفق السائل عبر منافذ مختلفة في مجموعة من الأنابيب. يساعد هذا التشبيه على فهم دور مجموعة الحماية في انتقائية التفاعل، كما في حالة ألكلة الليثيوم العضوية للهاليد في وجود مجموعة كحول حمضية منافسة. يوضح المثال كيف تساعد حماية مجموعة الكحول على تحقيق ألكلة الهاليد. تشتمل مجموعات الحماية الشائعة للكحوليات على عائلة ثلاثي الكيسيليل للنيوكليوفيلات أو قواعد الكربون والنيتروجين ومجموعة رباعي هيدرو بيرانيل (THP) للقواعد القوية. في المثال السابق، يتفاعل هاليد مشتق ثلاثي ألكيل سيلان مع الكحول في وجود محفز نيوكليوفيلي لتوليد إيثر ثلاثي ألكيل سيلان.

إزالة الحماية

كل حماية يتبعها إزالة الحماية بعد التفاعل المقصود. يؤدي إلغاء الحماية إلى استعادة النظام إلى حالته الأصلية. في الحماية باستخدام مجموعات ثلاثي ألكيل سيلان، يتم تحقيق إزالة الحماية باستخدام أملاح الفلورايد مثل فلوريد رباعي ن-بوتيل الأمونيوم (TBAF) القابلة للذوبان في المذيبات العضوية. هنا، تؤدي إعادة بروتون الأكسجين إلى تجديد الكحول الأصلي. في حالة الحماية باستخدام THP، يتم تحقيق إزالة الحماية باستخدام التحلل المائي الحمضي.

مبدأ التصميم

ويوضح الدرس أيضًا المبادئ الكامنة وراء تصميم مجموعة الحماية باستخدام رسم توضيحي لمنزل في ظل ظروف مناخية خارجية مختلفة. إنه يوضح الانتقائية التي تقدمها مجموعة الحماية في بيئة معينة. على سبيل المثال، يحمي THP الكحول من القواعد القوية. يكون الأسيتال المتكون في هذه الحالة مستقرًا تجاه القواعد ولكنه عرضة للتحلل المائي الحمضي.

وبصرف النظر عن ظروف التفاعل، فإن تفاعل الجزيء المراد حمايته يلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في تصميم مجموعة حماية مناسبة. على سبيل المثال، تم العثور على قدرة إيثرات الميثيل على حماية الفينولات غير مناسبة للكحولات الأليفاتية. هنا، يلعب استقرار مجموعات المغادرة المقابلة أثناء إزالة الحماية دورًا رئيسيًا. على سبيل المثال، الألكوكسيدات، على عكس الفينوكسيدات، هي مجموعات مغادرة ضعيفة لإزالة الحماية باستخدام بروميد الهيدروجين.

يلخص الجدول التالي مجموعات الحماية/الإزالة المختلفة لأنواع مختلفة من الكحوليات والحالات ذات الصلة:

مجموعة الحماية	البنية	يحمي	من	حماية	إزالة الحماية
ثلاثي ألكيل سيلان (R₃Si–)، على سبيل المثال، TBDMS	Me₃Si–OR (Me₃C)Me₂Si–OR	الكحوليات (OH عامة)	النيوكليوفيلات, قواعد C أو N	R₃سيكل, قاعدة	H⁺، H₂O, أو F⁻
رباعي هيدرو بيرانيل (THP)		الكحوليات (OH بشكل عام)	قواعد قوية	3،4-ديهيدروبيران, H⁺	H⁺، H₂O
بنزيل إيثر (OBn)		الكحوليات (OH بشكل عام)	تقريبا كل شيء	NaH، BnBr	H₂، Pd/C, أو HBr
ميثيل إيثر (ArOMe)		الفينولات (ArOH)	قواعد	NaH، MeI، أو (MeO)₂SO₂	BBr₃، HBr، HI, Me₃SiI

From Chapter 10:

article

Now Playing

10.8 : حماية الكحول

Alcohols and Phenols

7.2K Views

article

10.1 : هيكل وتسميات الكحول والفينولات

Alcohols and Phenols

16.3K Views

article

10.2 : الخصائص الفيزيائية للكحول والفينولات

Alcohols and Phenols

14.0K Views

article

10.3 : حموضة وقاعدية الكحول والفينولات

Alcohols and Phenols

18.6K Views

article

10.4 : تحضير الكحول عن طريق تفاعلات الإضافة

Alcohols and Phenols

6.1K Views

article

10.5 : الجفاف المحفز بالحمض من الكحول إلى الألكينات

Alcohols and Phenols

19.2K Views

article

10.6 : الكحول من مركبات الكربونيل: التخفيض

Alcohols and Phenols

10.2K Views

article

10.7 : الكحوليات من مركبات الكربونيل: تفاعل جرينارد

Alcohols and Phenols

5.3K Views

article

10.9 : تحضير الديولات وإعادة ترتيب البيناكول

Alcohols and Phenols

3.3K Views

article

10.10 : تحويل الكحول إلى هاليدات الألكيل

Alcohols and Phenols

7.1K Views

article

10.11 : أكسدة الكحول

Alcohols and Phenols

12.8K Views

article

10.12 : تحضير الكحول عن طريق تفاعلات الاستبدال

Alcohols and Phenols

5.7K Views

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved