Grup protector

En química, un grup protector és un ent químic que s'introduïx a una molècula per una modificació química d'un grup funcional, en la finalitat d'obtindre quimioselectividad en una reacció química subsecuente. Els grups protectors juguen un rol important en la síntesis orgànica en varis passos.

Protecció d'una cetona en forma de acetal, durant la reducció d'un éster.

En moltes preparacions de composts orgànics reactius, algunes parts específiques de les seues molècules no podrien sobreviure als reactius o ambients químics requerits. Llavors, estes parts o grups deuen ser protegits. Per eixemple, el hidrur d'alumini i liti és un agent reductor molt potent, útil per la seua capacitat de reduir als ésterés a alcoholés. Sempre reaccionarà en els grups carbonilo, i açò no pot evitar-se de cap forma. Quan es requerix la reducció d'un éster i al mateix temps existix en la molècula un grup carbonilo no éster, té que impedir-se l'atac dels ions hidrur (donados pel LiAlH₄) al grup carbonilo. Açò es pot fer, per eixemple, convertint el grup carbonilo en un acetal, que no reacciona en els hidrur. En conseqüència, al grup acetal se li denomina grup protector dels carbonilos. En acabant de que es completa l'etapa que involucra la reducció en hidrur, s'elimina el grup acetal (per mig de reacció d'hidratació catalizada per àcit), regenerant el carbonilo original. Este pas es denomina desprotección.

Els grups protectors són usats més comunament en treball de laboratori a chicoteta escala i en desenrolls inicials, més que en processos de producció industrial, perque el seu us agrega passos adicionals i cost de materials al procés. No obstant, la disponibilitat d'un bloc de construcció quiral pugues estos costs adicionals (com el àcit shikímico per al oseltamivir). Encara que es requerixen passos adicionals de síntesis per a la protecció i desprotección, les reaccions solen ser més netes, procedixen en majors rendiments, i requerixen menys optimisació en els grups protectors que sense ells.

Grups protectors comuns

Grups protectors d'alcohols

• Acetilo (Ac) - Eliminat per àcit o base. (vore grup acetoxi)
• Benzoilo (Bz) - Remogut per àcit o bases; més estable que el grup acetilo.
• Bencilo (Bn) - Remogut per hidrogenólisis. És àmpliament usat en química de sucres i nucleòsits.
• β-Metoxietoximetil éter (MEM) - Eliminat per àcit.
• Metoximetiléter (MOM) - Eliminat per àcit.
• p-Metoxibenciléter (PMB)- Eliminat per àcit, hidrogenólisis, o oxidació.
• Metiltiometiléter - Eliminat per àcit.
• Pivaloil (Piv) - Eliminat per àcit, base o agents reductors. És més fort que atres grups acilo protectors.
• Tetrahidropirano (THP) - Eliminat per àcit.
• Tetrahidrofurano (THF) - Remogut per àcit.
• Éter de sililo (lo més populars inclouen a l'éter de trimetilsilano (TMS), tert-butildimetilsililo (TBDMS) i triisopropilsililo (TIPS) - Eliminats per àcit o ions fluorur, com el NaF o el TBAF.
• Éter de metilo - L'obertura és per TMSI en DCM o MeCN o cloroform, l'atre método és obrir els éter de metilo en BBr₃ en DCM
• Éter de etoxietilo (EE) - L'obertura és més trivial que en éter més simple, per eixemple, en àcit clorhídric 1N

Grups protectors de amina

Archiu:Tert-Butoxycarbonyl protected Glycine Structural Formulae caps block 15 .png

BOC.

• Acetilo (Ac) - Eliminat per àcit o base. (vore grup acetoxi)

• Benzoilo (Bz) - El seu us és comú en la síntesis de oligonucleótidos per a la protecció de N4 en la citosina i N6 en la adenina. És remogut per bases, usualment per tractaments en amoniaco en fase acuosa o gas, aixina com metilamina. El benzoilo és molt estable com per a ser remogut en amidas alifáticas.
• Carbamato - Remogut per àcit i calfament lleu.
• Carbobenciloxi (Cbz) - Eliminat per hidrogenólisis
• p-metoxibencilcarbonilo (Moz o MeOZ) - Eliminat per hidrogenólisis, més lábil que Cbz
• tert-butiloxicarbonilo (BOC), comú en síntesis de péptidos en fase sòlida - Eliminat per àcit fort concentrat (com el HCl o CF₃COOH)
• 9-Fluorenilmetiloxicarbonil (FMOC), comú en síntesis de péptidos en fase sòlida - Eliminat per bases, com la piperidina
• Bencilo (Bn) - Eliminat per hidrogenólisis
• p-metoxibencilo (MPM) - Eliminat per hidrogenólisis, més lábil que el bencilo
• 3,4-dimetoxibencilo (DMPM) - Eliminat per hidrogenólisis, més lábil que el p-metoxibencilo
• p-metoxifenilo (PMP) - Eliminat per nitrat d'amoni i ceri(IV) (CAN)
• Tosilo (Ts) - Eliminat per àcit concentrat (HBr, H₂SO₄) i agents reductors forts (sodi en amoníac líquit, naftalenuro de sodi)
• Atres sulfonamidas (Nosilo i Nps) - Eliminats per yodur de samari, hidrur de tributilestaño

Grups protectors de carbonilo

• Acetalés i cetalés - Eliminats per àcit. Normalment, l'obertura de acetales no cíclicos és més fàcil que la de acetales cíclicos.
• Acilalés - Eliminats per àcits de Lewis.
• Ditianos - Eliminats per sals de metals o agents oxidants.

Grups protectors de àcit carboxílics

• Éster de metilo - Eliminats per àcit o bases.
• Éster de bencilo - Eliminats per hidrogenólisis.
• Éster de ter-butil - Eliminats per àcit, bases, i alguns reductors.
• Éstes de fenol 2,6-disustituidos (eixemple: 2,6-dimetilfenol, 2,6-diisopropilfenol, 2,6-vaig donar-ter-butilfenol) - Remoguts a temperatura ambiente per metanólisis catalizada en DBU baix condicions d'alta pressió.
• Éster de sililo - Eliminats per àcit, bases i reactius organometálicos.

Grups protectors de fosfat

• 2-cianoetil - remogut per bases diluïdes. El grup és altament usat en síntesis de oligonucleótidos.
• Metilo (Em) - remogut per nucleófilos forts (ej. tiofenol).

Grups protectors de alquinos terminals

• Alcohols propargílicos per mig de la reacció de Favorskii.

Miscelàneus

• Els alquinos terminals poden ser protegits com alcohol de propargilo en la reacció de Favorskii.

Grups sililo, especialment usats en la protecció del acetileno.

Protecció ortogonal

La protecció ortogonal és una estratègia que permet la desprotección de grups protectors múltiple un al mateix temps, en un conjunt dedicat de condicions de reacció, sense afectar els atres. Va ser introduït en el camp de la síntesis de péptidos per Robert Bruce Merrifield en 1977. Com una prova del concepte, la deprotección ortogonal es demostra en una transesterificación fotoquímica per trimetilsilidiazometano, utilisant el efecte cinètic isotòpic:

Per este efecte, el rendiment quàntic per a la desprotección del grup éster de la dreta està reduït i permaneix intacte. Significativament, en colocar els àtoms de deuteri junt al grup éster de l'esquerra o en canviar la llongitut d'ona a 254 nm, s'obté l'atre monoareno.