保護基

羰基的保護(下)

羰基的保護(下)(Protection of Carbonyl Group) (II)
國立臺灣師範大學化學系四年級 趙崇瀚

連結:羰基的保護(上)

對於羰基的保護基有了初步的認識以後,我們便能針對不同保護基的穩定性進行討論。本篇文章僅討論最常見由甲醇形成的縮酮、二醇類形成環縮酮(乙二醇、1, 3-丙二醇)及由二硫醇類形成的環縮酮(乙二硫醇、1, 3-丙二硫醇)進行討論。(圖十) 一般而言,羰基保護基對於鹼性環境都有良好的抗性,只有在某些特定的酸性或氧化、還原條件之下,保護基才會產生改變。

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圖十、常見的羰基保護基 (作者繪製)

羰基的保護(上)

羰基的保護(上)(Protection of Carbonyl Group) (I)
國立臺灣師範大學化學系四年級 趙崇瀚

羰基 (carbonyl group) 是指具有碳-氧雙鍵的基團,由其共振式便能得知羰基的碳原子具有部分的正電性質(圖一),也因此羰基的碳原子非常容易受到親核劑的攻擊,進而產生鍵結。

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圖一、含羰基化合物之共振式(作者繪製)

醇的保護(Protection of Alcohols)

醇的保護(Protection of Alcohols)
國立臺灣師範大學化學系三年級學生趙崇瀚

在一般常見的水溶液化學反應環境中,醇類在羥基上的氫並不是太好的酸 $$(pK_a\approx 16)$$,甚至比水的酸性更低 $$(pK_a=15.7)$$,但比起有機化合中大部分碳上的氫($$pK_a$$ 通常大於 $$20$$)則算是相當酸的氫。

因此,有機反應中羥基的氫的反應性相當的高,換言之,若是一有機分子本身具有多個官能基(包含羥基),則在合成步驟中用來修飾分子的反應試劑可能因為優先與羥基作用,而導致失去原本的功效。最為常見的例子,是使用同時含有鹵素和羥基的分子製作格里納試劑(Grignard reagent),考慮以下例子:

對甲苯磺醯氯(4-Toluenesulfonyl chloride)

對甲苯磺醯氯(4-Toluenesulfonyl chloride)
國立臺灣師範大學化學系碩士生曹育碩

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對甲苯磺醯氯(4-toluenesulfonyl chloride,亦為tosyl chloride)同時具有甲苯與磺醯氯官能基團,為一具有刺鼻味之白色固體。磺醯基(sulfonyl group)為一強拉電子基,常扮演一級醇與二級醇的保護基(Protecting Group),並藉此形成較好的離去基,在親核取代反應中較常應用。

對甲苯磺醯氯是由對甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid)製備而獲得,對甲苯磺酸是一種不具氧化力的有機強酸,白色針狀粉末,吸水性強,容易潮解使紙張、木材脫水發生碳化,亦可作為酸催化劑使用。將對甲苯磺酸與氫氧化鈉中和可得對甲苯磺酸鈉,接者與五氯化磷作用,即獲得對甲苯磺醯氯,如下式:

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