Hlavní obsah
Chránění alkoholů
Použití chránících skupin, které "zablokují" hydroxylovou skupinu, a reakce tak může probíhat na jiných funkčních skupinách v molekule. Tvůrce: Jay.
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.
Transkript
Občas, když se snažíte syntetizovat
molekulu, musíte použít chránící skupinu. V tomto videu se budeme bavit o ochraně
alkoholů s použitím trialkylsilyl skupiny. Řekněme, že smyslem je vyrobit
tuto cílovou látku zde napravo. Máme za úkol začít
s látkou zde nalevo. Možná si myslíte, že tato organolitná sloučenina napravo
by fungovala jako nukleofil. Na tomto uhlíku máme
formální náboj −1, takže tento volný elektronový pár
bude náš nukleofil. Zaútočí na uhlík,
který je částečně kladně nabitý. A tyto elektrony
odpojí bróm a místo něj se naváží tyto dva
uhlíky s trojnou vazbou. Bohužel takto tato
reakce neprobíhá. Organolitné sloučeniny nejsou jen
silné nukleofily, mohou být i silné báze. Ve skutečnosti volný elektronový pár
může fungovat jako báze, která si vezme proton, nechá
elektrony kyslíku a vytvoří alkoxid. Takže ve skutečnosti
se bude vytvářet tento produkt. Zde budeme mít kyslík. Ten by měl tři volné elektronové
páry, a tudíž formální záporný náboj −1. A dále by tu bylo kladné lithium. Vytvořil by se alkoxidový produkt. Smysl chránící skupiny je ochránit
hydroxylovou skupinu před reagováním. Pokud nějak dokážeme
ochránit tuto skupinu, může reakce proběhnout
v této části molekuly. Na závěr chránící skupinu
z produktu oddělíme. A v tom to celé spočívá. Půjdeme dál a ukážeme si,
jak použít chránící skupinu. Zde máme
t-butyldimetylsilylchlorid. Obsahuje terc-butyl skupinu
připojenou na křemík a tady jsou dvě methylové skupiny
připojené na křemík a také chlorid. Toto bude t-butyl
nebo terc-bytyldimethylsilylchlorid. Zkráceně TBDMSCl. Zaměřme se nyní na křemík. Ten je navázaný na tento uhlík,
tento uhlík, další uhlík a chlor. Jak uhlíky tak chlor mají vyšší
elektronegativitu než křemík. Proto z křemíku odejmou
nějakou elektronovou hustotu který se tím stává
částečně kladně nabitý. Křemík může
vystupovat jako elektrofil. Je elektrofilní. Takto můžeme dostat
některé elektrony z kyslíku. Alkohol zde bude
v roli nukleofilu a volné elektronové páry
budou útočit na křemík. A tak tyto elektrony
odpojí atom chlóru. Jako vedlejší
produkt se vytvoří HCl. Máme tu napsaný imidazol. Jedna z věcí, co imidazol dělá,
je že pomáhá oddělit HCl. Tento mechanismus je
o něco komplikovanější, než jsem ukázal. Tohle je jen zjednodušený
pohled na věc. Takže máte nukleofil a elektrofil a na
alkohol hodláte použít chránící skupinu. Pojďme si nakreslit
produkt reakce. Tam bude kyslík
navázaný na křemík. Tento kyslík bude mít dva
volné elektronové páry. Křemík je navázaný na dva
methyly a také na terc-bytyl skupinu. Takto jsme tedy použili
chránící skupinu. Někdy se můžete setkat se zkráceným
zápisem s kyslíkem navázaným na TBDMS. To značí t-butyldimethylsilyl
chránící skupinu. Toto je jen jiný způsob
jak zakreslit tuto část molekuly. Když jsme přidali chránící skupinu, můžeme pokročit k reakci
s organolithnými sloučeninami. A přidáme naši organolithnou
sloučeninu znovu. Zde máme karbanion,
který je teď v roli nukleofilu. Takže tento volný elektronový pár
může zaútočit na tento uhlík Tyto elektrony odpojí bróm. Namalujeme si teď,
co z toho dostaneme. Teď si sem přidáme trojnou vazbu. Pojďme si znovu
zvýraznit některé uhlíky. Tento uhlík přidáme zde. Tento uhlík zde. Tady máme tyto
elektrony navázané sem. Stále tu máme chránící skupinu. Pojďme si
to také rozkreslit. Zde máme kyslík a na něj navázaný
křemík s methylovými skupinami a také terc-bytyl skupinu. Provedli jsme požadovanou reakci,
proto už můžeme oddělit chránící skupinu. Můžeme ji odstranit
z cílové sloučeniny. Potřebujeme něco, co
reaguje selektivně s tímto křemíkem. Použijeme tetrabutylamoniumfluorid, který je jenom dobrým
zdrojem fluoridových aniontů. Pojďme si sem
napsat fluoridový anion. Je to extrémně slabý nukleofil,
ale velmi selektivní pro křemík. Fluorid v roli nukleofilu
zaútočí na tento křemík. Má pro to pár důvodů. Pojďme si je teď rozebrat. Zaprvé křemík je
navázaný na uhlíky. Křemík je obecně větší než uhlík, což
zjistíme pohledem do periodické tabulky. Vazba mezi křemíkem a uhlíkem je
tedy delší, než mezi dvěma uhlíky. To vede ke zmenšení
sterické zábrany. Proto je křemík více vystaven, což
dovoluje fluoridovému aniontu zaútočit. Další faktor, který toto
dovoluje, je, že se křemík nachází ve třetí periodě
v periodické tabulce prvků. Má proto volné "d" orbitaly. Pojďme si teď ukázat
vazbu vznikající mezi fluorem a křemíkem. Nakreslím,
jak fluorid útočí na křemík. Máme tedy tuto část molekuly. Pak tam budeme mít kyslík navázaný
na křemík jako v tomto meziproduktu. Teď již máme fluor
navázaný na křemík. Křemík je stále navázaný
na dvě methylové skupiny a také na terc-butyl skupinu. Toto dá křemíku formální
záporný náboj o velikosti −1. Toto vypadá trošku podivně,
protože vidíme pěti-vazný křemík. Je to ale v pořádku,
protože křemík má ty volné "d" orbitaly. Proto je vznik pěti vazeb
v meziproduktu správně. Je v pořádku mít rozšířený oktet. Další důvod, proč fluorid může
útočit na křemík velmi dobře, je, že vazba vznikající mezi
fluorem a křemíkem je velmi pevná. Zde je velmi silná vazba. Můžeme skončit navrácením
těchto elektronů zpět na kyslík. Na závěr molekulu naprotonujeme
a máme hotovo. Takže produkt
bude vypadat takto. Tedy sem se vrátí
hydroxylová skupina. A reakcí jsme úspěšně přidali
tuto část molekuly. Zároveň se nám také vytvoří molekula
s fluorem a chránící skupinou. Takto selektivně odstraníme
ochranou skupinu. A vznikne požadovaný produkt. Toto je myšlenka ochranné skupiny. Dovoluje chránit jednu část molekuly,
aby mohla reagovat jiná část molekuly. Chránící skupina by zároveň měla být
na závěr snadno odlučitelná od molekuly.