Kaitserühm
Kaitserühm (ka kaitsev rühm; blokeeriv rühm) on funktsionaalne rühm, mis tekitatakse orgaanilise ühendi molekulis oleva esialgse funktsionaalse rühma asemele, kusjuures kaitserühma ülesanne on välistada järgnevas sünteesietapis selle tsentri reaktsioon.
Kui orgaaniline molekul sisaldab sarnaste keemiliste omadustega, see tähendab sarnase reaktsioonivõimega funktsionaalseid rühmi, siis saab protsessi kemoselektiivsust suurendada, kui üks funktsionaalne rühm blokeerida, muutes selle teiseks rühmaks. Taolist funktsionaalse rühma modifitseerimist nimetatakse blokeerimiseks.
Keemiliste muundamiste lõpuks peab olema võimalik esialgne funktsionaalrühm taastada:
- kaitserühma sisseviimine → reaktsioon(id) → kaitserühma eemaldamine
Kaitserühm peab olema stabiilne ning kõrge saagisega sisseviidav ja eemaldatav.
Näide. Liitiumalumiiniumhüdriid LiAlH4 on väga aktiivne taandamisreaktsioonides kasutatav reagent. Ta reageerib nii karbonüülrühma kui ka estri rühmaga. Kuid oletagem, et ester on vaja taandada alkoholiks nii, et molekulis olev karbonüülrühm säilib. Sellepärast tuleb karbonüülrühm kõigepealt muuta atsetaaliks, mis hüdriididega ei reageeri. Sel juhul nimetatakse atsetaali karbonüülrühma kaitserühmaks. Pärast taandamist kaitserühm eemaldatakse happelisel hüdrolüüsil, taastades nii karbonüülrühma.
Näiteid muuda
Orgaanilises sünteesis on kasutusel lai spekter keemilisi ühendeid, mida saab kasutada nõutavates tingimustes funktsionaalrühma blokeerimiseks. Allpool on mõned enamesinevad kasutused.
- Etüleenglükooli kasutatakse karbonüülrühmale kaitserühma saamiseks. Aldehüüdi või ketooni töötlemine etüleenglükooliga happelise katalüsaatori (näiteks p-tolueensulfoonhape või BF3•Et2O) juuresolekul moodustub vastav 1,3-dioksolaan (tsükliline atsetaal või ketaal), mis ei reageeri nukleofiilide ega alustega. 1,3-dioksolaani kaitsva rühma saab hiljem eemaldada happelisel hüdrolüüsil. Näiteks:
- Hüdroksüülrühma derivatiseerimine metoksümetüülrühma (MOM kaitserühma) sisseviimiseks kasutatakse metoksümetüülkloriidi aluse (base = näiteks N,N-diisopropüületüülamiin) juuresolekul. Lõpuks taastatakse OH-rühm lahjendatud happe toimel MOM-eetrile:
- Tertsiaarse hüdroksüülrühma madala reaktsioonivõime tõttu on selle kaitseks üks vähestest võimalustest metüültiometüülrühma (MTM) sisseviimine (MTM eetri tekitamine) kasutades metüültiometüülhaliidi koos naatriumhüdriidi kui alusega.
- Di-tert-butüüldikarbonaat ühineb amiinide lämmastikuaatomile ja moodustab N-tert-butoksükarbonüül derivaadi, mida lühidalt tähistatakse t-BOC (ka BOC või Boc) derivaat. Boc-derivaadid ei astu amiinidele iseloomulikesse reaktsioonidesse, s.t aminorühm on blokeeritud. Amiini Boc-derivaadi võib saada vesikeskkonnas kasutades di-t-butüüldikarbonaati aluse (näiteks naatriumbikarbonaat) juuresolekul:
- R-NH2 + Boc2O → R-NH-Boc
- Boc-rühma saab „maha võtta”, s.t aminorühma taastada tugeva happe toimel.
- Reaktsioonivõimelist vesinikuaatomit sisaldavate rühmade (alkoholid, amiinid, tioolid, karboksüülhapped) kaitsmisel on osutunud efektiivseteks räniorgaanilised ühendid, näiteks R3SiY.