Силиловый эфир

Силиловые эфиры представляют собой группу химических соединений , которые содержат кремния, атом ковалентно связанный с алкоксигруппой . Общая структура R ¹Р ²Р ³Си-О-Р ⁴ где Р ⁴ представляет собой алкильную группу или арильную группу. Силиловые эфиры обычно используются в качестве защитных групп спиртов в органическом синтезе . Поскольку Р ¹Р ²Р ³ могут представлять собой комбинации различных групп, которые можно варьировать, чтобы получить ряд силиловых эфиров. Эта группа химических соединений обеспечивает широкий спектр селективности для химии защитных групп. Обычными силиловыми эфирами являются: триметилсилил ( TMS ), трет- бутилдифенилсилил (TBDPS), трет -бутилдиметилсилил ( TBS/TBDMS ) и триизопропилсилил ( TIPS ). Они особенно полезны, поскольку их можно устанавливать и снимать очень выборочно в мягких условиях.

Общие силиловые эфиры


ТМС	ТЭС	ТБС/ТБДМС	ТБДПС	СОВЕТЫ
Триметилсилиловый эфир	Триэтилсилиловый эфир	трет- Бутилдиметилсилиловый эфир	трет- Бутилдифенилсилиловый эфир	Триизопропилсилиловый эфир

Формирование

Обычно для силилирования спиртов требуется силилхлорид и аминное основание. Одной из надежных и быстрых процедур является протокол Кори, в котором спирт подвергается реакции с силилхлоридом и имидазолом в высокой концентрации в ДМФ . ^[1] Если ДМФ заменить дихлорметаном, реакция идет несколько медленнее, но очистка соединения упрощается. Обычным затрудненным основанием для использования с силилтрифлатами является 2,6-лутидин . ^[2] Первичные спирты можно защитить менее чем за один час, тогда как реакция некоторых затрудненных спиртов может занять несколько дней.

При использовании силилхлорида обычно не требуется никаких особых мер предосторожности, за исключением исключения большого количества воды. Можно использовать избыток силилхлорида, но это не обязательно. Если используется избыток реагента, продукт потребуется флэш-хроматография для удаления избытка силанола и силоксана .

Иногда затрудненного амина . используют силилтрифлат и основу Силилтрифлаты более реакционноспособны, чем соответствующие им хлориды, поэтому их можно использовать для установки силильных групп в затрудненные положения. Силилтрифлат более реакционноспособен и также превращает кетоны в эфиры силиленола . Силилтрифлаты чувствительны к воде и должны работать в условиях инертной атмосферы . Очистка включает добавление водной кислоты, такой как насыщенный хлорида аммония раствор . Вода гасит остатки силильного реагента и протонирует аминные основания перед их удалением из реакционной смеси. После экстракции продукт можно очистить флэш-хроматографией.

Кетоны реагируют с гидросиланами в присутствии металлических катализаторов. ^[3]^[4]

Удаление

Реакция с кислотами или фторидами, такими как фторид тетра-н-бутиламмония, удаляет силильную группу, когда защита больше не требуется. Более крупные заместители повышают устойчивость к гидролизу , но также затрудняют введение силильной группы. ^[5]

В кислой среде относительное сопротивление равно:

TMS (1) < TES (64) < TBS (20 000) < TIPS (700 000) < TBDPS (5 000 000)

В основных средах относительное сопротивление равно:

TMS (1) < TES (10–100) < TBS~TBDPS (20 000) < TIPS (100 000)

Монопротекция симметричных диолов

Симметричный диол можно моносилилировать, хотя известно, что иногда это бывает проблематично. Например, сообщалось о следующем моносилилировании: ^[6]

Однако оказывается, что эту реакцию трудно повторить. Если бы реакция контролировалась исключительно термодинамикой и если дианион имел бы такую же реакционную способность, как и моноанион, то можно было бы ожидать соответствующую статистическую смесь дисилированного: моносилилированного: несилилированного диола в соотношении 1:2:1. Однако реакция в ТГФ становится селективной благодаря двум факторам: 1. кинетическому депротонированию первого аниона и 2. нерастворимости моноаниона. При первоначальном добавлении TBSCl в растворе присутствует лишь незначительное количество моноаниона, а остальная часть находится в суспензии. Эта небольшая часть реагирует и смещает равновесие моноаниона, чтобы вовлечь больше в раствор, тем самым позволяя получить высокие выходы соединения моно-ТБС. Превосходные результаты в некоторых случаях можно получить с бутиллитием : ^[7]

Третий метод использует смесь ДМФ и ДИПЭА . ^[8]

Альтернативно можно использовать избыток (4 экв.) диола, направляя реакцию в сторону монозащиты.

Выборочное снятие защиты

Во многих случаях возможно селективное снятие защиты силильных групп. Например, при синтезе таксола : ^[9]

Силиловые эфиры в основном различаются по стерическим или электронным характеристикам. В целом, кислотное снятие защитных групп происходит быстрее, при этом стерическая масса кремния более значительна, чем стерическая масса кислорода. Снятие защиты на основе фторида снимает защиту силильных групп с низким содержанием электронов быстрее, чем силильных групп с высоким содержанием электронов. Есть некоторые свидетельства того, что частичное снятие силильной защиты происходит за счет гипервалентных форм кремния.

Селективное снятие защиты с силиловых эфиров было тщательно изучено. ^[10]^[11] Хотя избирательное снятие защиты достигалось во многих различных условиях, некоторые процедуры, описанные ниже, являются более надежными. Выборочное снятие защиты, вероятно, будет успешным, если существует существенная разница в стерике (например, первичный TBS против вторичного TBS или первичный TES против первичного TBS) или в электронике (например, первичный TBDPS против первичного TBS). К сожалению, некоторая оптимизация неизбежно требуется, и часто бывает необходимо провести снятие защиты на полпути и переработать материал.

Некоторые распространенные кислотные условия

100 мол.% 10-CSA ( камфорсульфоновая кислота ) в MeOH, комнатная температура; «Взрыв» кислоты снимает защиту с первичных групп TBS в течение десяти минут.
10 мол% 10-CSA, MeOH:DCM 1:1, -20 или 0 °C; снимает защиту с первичной группы TBS в течение двух часов при 0; если CSA заменить на PPTS , скорость будет примерно в десять раз медленнее; с п-ЦОН примерно в десять раз быстрее; Смесь растворителей имеет решающее значение.
4:1:1 по объему/объему AcOH:THF:вода, комнатная температура; это очень медленно, но может быть очень избирательно.

Некоторые общие основные условия

HF-пиридин, 10:1 ТГФ:пиридин, 0°C; отличное снятие защиты; удаляет первичные группы TBS в течение восьми часов; реакции с использованием HF необходимо проводить в пластиковых контейнерах.
TBAF, THF или TBAF /AcOH, THF 1:1; Группы TBDPS и TBS могут быть сняты с защиты в присутствии друг друга при разных условиях. ^[12]

Приложение

Ссылки

^ Кори, Э.Дж.; Венкатешварлу, А. «Защита гидроксильных групп как трет -бутилдиметилсилильные производные». Дж. Ам. хим. Соц. 1972 , 94 , 6190–6191. два : 10.1021/ja00772a043
^ Кори, Э.Дж.; Чо, Х.; Рюкер К.; Хуа, Д.Х. «Исследования триалкилсилилтрифлатов: новые синтезы и приложения». Тетраэдр Летт. 1981 , 22 , 3455–3458. два : 10.1016/S0040-4039(01)81930-4
^ Хаяши, Т.; Хаяси, К.; Уодзуми, Ю. Тетраэдр: Асимметрия 1995 , 6 , 2503.
^ Хаяси, Тамио; Хаяси, Тихиро; Уодзуми, Ясухиро (1 октября 1995 г.). «Каталитическое асимметричное гидросилилирование кетонов новыми хиральными ферроценилфосфиниминовыми лигандами» . Тетраэдр: Асимметрия . 6 (10): 2503–2506. дои : 10.1016/0957-4166(95)00326-К . ISSN 0957-4166 .
^ Грин, ТВ; Вутс, PGM (1999). Защитные группы в органическом синтезе . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. п. 114. ИСБН 9780471160199 .
^ Макдугал, PG; Рико, Дж.Г.; Ой, Ю.-И.; Кондон, Б.Д. «Удобная процедура моносилилирования симметричных 1, n -диолов». Дж. Орг. хим. 1986 , 51 , 3388–3390. дои : 10.1021/jo00367a033
^ Руш, WR; Гиллис, HR; Эссенфельд, А.П. «Внутримолекулярные реакции Дильса-Альдера, катализируемые плавиковой кислотой» J. Org. хим. 1983 , 49 , 4674–4682. дои : 10.1021/jo00198a018
^ Ху, Л.; Лю, Б.; Ю, Дж. Тетраэдр Летт. 2000, 41, 4281. два : 10.1016/S0040-4039(00)00626-2
^ Холтон, Р.А. и др. «Первый полный синтез таксола. 2. Завершение колец C и D». Дж. Ам. хим. Соц. 1994 , 116 , 1599–1600. два : 10.1021/ja00083a067
^ Нельсон, Т.Д.; Крауч, Р.Д. «Селективное снятие защиты с силиловых эфиров». Синтез 1996 , 1031–1069. два : 10,1055/с-1996-4350
^ Крауч, Р.Д. «Селективное снятие монозащиты биссилиловых эфиров». Тетраэдр 2004 , 60 , 5833–5871. дои : 10.1016/j.tet.2004.04.042
^ Хигасибаяси, С.; Шинко, К.; Исидзу, Т.; Хашимото, К.; Сирахама, Х.; Наката, М. «Селективное снятие защиты с трет -бутилдифенилсилиловых эфиров в присутствии трет -бутилдиметилсилиловых эфиров с помощью фторида тетрабутиламмония, уксусной кислоты и воды». Синлетт 2000 , 1306–1308. два : 10.1055/с-2000-7158

Внешние ссылки

[1] Кори, Э.Дж.; Венкатешварлу, А. «Защита гидроксильных групп как трет -бутилдиметилсилильные производные». Дж. Ам. хим. Соц. 1972 , 94 , 6190–6191. два : 10.1021/ja00772a043

[2] Кори, Э.Дж.; Чо, Х.; Рюкер К.; Хуа, Д.Х. «Исследования триалкилсилилтрифлатов: новые синтезы и приложения». Тетраэдр Летт. 1981 , 22 , 3455–3458. два : 10.1016/S0040-4039(01)81930-4

[3] Хаяши, Т.; Хаяси, К.; Уодзуми, Ю. Тетраэдр: Асимметрия 1995 , 6 , 2503.

[4] Хаяси, Тамио; Хаяси, Тихиро; Уодзуми, Ясухиро (1 октября 1995 г.). «Каталитическое асимметричное гидросилилирование кетонов новыми хиральными ферроценилфосфиниминовыми лигандами» . Тетраэдр: Асимметрия . 6 (10): 2503–2506. дои : 10.1016/0957-4166(95)00326-К . ISSN 0957-4166 .

[Pro_grps-5] Грин, ТВ; Вутс, PGM (1999). Защитные группы в органическом синтезе . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. п. 114. ИСБН 9780471160199 .

[6] Макдугал, PG; Рико, Дж.Г.; Ой, Ю.-И.; Кондон, Б.Д. «Удобная процедура моносилилирования симметричных 1, n -диолов». Дж. Орг. хим. 1986 , 51 , 3388–3390. дои : 10.1021/jo00367a033

[7] Руш, WR; Гиллис, HR; Эссенфельд, А.П. «Внутримолекулярные реакции Дильса-Альдера, катализируемые плавиковой кислотой» J. Org. хим. 1983 , 49 , 4674–4682. дои : 10.1021/jo00198a018

[8] Ху, Л.; Лю, Б.; Ю, Дж. Тетраэдр Летт. 2000, 41, 4281. два : 10.1016/S0040-4039(00)00626-2

[9] Холтон, Р.А. и др. «Первый полный синтез таксола. 2. Завершение колец C и D». Дж. Ам. хим. Соц. 1994 , 116 , 1599–1600. два : 10.1021/ja00083a067

[10] Нельсон, Т.Д.; Крауч, Р.Д. «Селективное снятие защиты с силиловых эфиров». Синтез 1996 , 1031–1069. два : 10,1055/с-1996-4350

[11] Крауч, Р.Д. «Селективное снятие монозащиты биссилиловых эфиров». Тетраэдр 2004 , 60 , 5833–5871. дои : 10.1016/j.tet.2004.04.042

[12] Хигасибаяси, С.; Шинко, К.; Исидзу, Т.; Хашимото, К.; Сирахама, Х.; Наката, М. «Селективное снятие защиты с трет -бутилдифенилсилиловых эфиров в присутствии трет -бутилдиметилсилиловых эфиров с помощью фторида тетрабутиламмония, уксусной кислоты и воды». Синлетт 2000 , 1306–1308. два : 10.1055/с-2000-7158

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]