Chránicí skupina

Chránicí skupina je v chemii funkční skupina, která se zavádí do molekuly chemickým pozměněním funkční skupiny za účelem dosažení chemoselektivity reakce. Tyto skupiny jsou důležité v mnoha vícestupňových organických syntézách.

Při přípravě některých organických sloučenin nemohou některé části jejich molekul vydržet požadované podmínky nebo přítomnost určitých látek. Z tohoto důvodu musí být dané části molekul (skupiny) chráněny. Například hydrid lithno-hlinitý je velmi reaktivní ale užitečné činidlo schopné redukovat estery na alkoholy. Pokud jsou přítomny, vždy reaguje s karbonylovými skupinami, což nelze nijak změnit. Je-li třeba provést redukci esteru za přítomnosti karbonylu, musí být reakci hydridu s touto skupinou zabráněno, například převedením karbonylu na acetal, který s hydridy nereaguje. Acetal je tedy chránicí skupina pro karbonyl. Jakmile je reakce s použitím hydridu dokončena, acetal je odstraněn (reakcí s vodným roztokem kyseliny) za opětovného vzniku původního karbonylu.

Chránicí skupiny jsou mnohem více využívány v laboratorní praxi a základním výzkumu než v průmyslové výrobě, jelikož jejich užití přidává do procesu další kroky a látky, což výrobu prodražuje. Dostupnost levného chirálního stavebního bloku ovšem může tyto náklad snížit (například kyselina šikimová pro oseltamivir).

Běžné chránicí skupiny

Chránicí skupiny pro alkoholy

Chránění alkoholů

Acetyl (Ac) – Odstraňován kyselinou nebo zásadou.
Benzoyl (Bz) – Odstraňován kyselinou nebo zásadou, stabilnější než Ac.
Dimethoxytrityl, (fenyl[bis(4-methoxyfenyl)]methyl, DMT) – Odstraňován slabou kyselinou, využití na chránění 5'-hydroxy skupiny v nukleosidech, hlavně při syntéze oligonukleotidů.
Methylthiomethylether – Odstraňován kyselinou.
Pivaloyl – Odstraňován kyselinou, zásadou nebo redukčním činidlem. Je výrazně stabilnější než ostatní acylové skupiny.
Tetrahydropyranyl – Odstraňován kyselinou.
Tetrahydrofuranyl – Odstraňován kyselinou.
Trityl (trifenylmethyl, Tr) – Odstraňován kyselinou a hydrogenolýzou.

Chránicí skupiny pro aminy

Chránění aminů

Karbobenzyloxy (Cbz, benzyloxykarbonyl) – Odstraňován hydrogenolýzou.
p-Methoxybenzylkarbonyl (Moz nebo MeOZ) – Odstraňován hydrogenolýzou, méně stabilní než Cbz
Tercbutyloxykarbonyl (BOC) – Běžný v syntéze peptidů v pevné fázi, odstraňován koncentrovanou silnou kyselinou (např. HCl nebo CF₃COOH)
Acetyl – využívá se při syntéze oligonukleotidů na chránění N4 v cytosinu a N6 v adeninu, odstraňuje se zásadou, nejčastěji plynným či ve vodě rozpuštěným amoniakem nebo methylaminem. Je příliš stabilní na to, aby byl snadno odstranitelný z alifatických amidů.
Benzoyl – stejně jako u Ac
Karbamátová skupina – Odstraňována kyselinou a mírným zahřátím
Tosyl (Ts) – Odstraňován koncentrovanou silnou kyselinou (např. HBr nebo H₂SO₄) a silným redukčním činidlem (sodík v kapalném amoniaku nebo naftalenid sodný)

Chránicí skupiny pro karbonyly

Chránění karbonylových skupin

Acetaly a ketaly – Odstraňovány kyselinou. Obvykle je odštěpení u acyklických acetalů snazší než u cyklických.
Acylaly – Odstraňovány Lewisovými kyselinami
Dithiany – Odstraňovány solemi kovů nebo oxidačními činidly

Chránicí skupiny pro karboxylové kyseliny

Chránění karboxylových kyselin

Methylestery – Odstraňovány kyselinou nebo zásadou.
Benzylestery – Odstraňovány hydrogenolýzou.
Terc-butylestery – Odstraňovány kyselinami, zásadami a některými redukčními činidly.
Oxazolin – Odstraňován horkou silnou kyselinou (pH < 1, T > 100 °C) nebo zásadou (pH > 12, T > 100 °C) ovšem nikoliv hydridem lithno-hlinitým, organolithnými sloučeninami nebo Grignardovými činidly

Chránicí skupiny pro fosfátové skupiny

2-kyanoethyl – Odstraňován slabou zásadou. Často používán v syntéze oligonukleotidů.
Methyl – Odstraňován silnými nukleofily, například thiofenolem

Průmyslové použití

V průmyslové výrobě většinou nejsou chránicí skupiny používány, ovšem stále zde nacházejí využití, např.:

Výroba oseltamiviru u Roche
Výroba sladidla sukralózy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Protecting group na anglické Wikipedii.

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Ochranná skupina na Wikimedia Commons