[スポンサーリンク]

一般的な話題

保護基のお話

[スポンサーリンク]

 複数の官能基を持つ化合物を合成するとき、ある官能基のみを選択的に反応させたい、ということが良くある。

 例えば図1を見てほしい。3つあるヒドロキシル基のうち、1つだけを酸化してアルデヒドにしたい。しかしこのケースにおいては、そのままだと他の二つともども酸化されてしまう。どうすればよいだろうか?


図1:選択的に反応させたいなぁ・・・

 こういう場合には図2の青色で示したように、エーテルやエステルといった、酸化に不活性な官能基に一時的に変えておけば良い


図2:選択的に反応できたよ

 こういった目的に使われる、着脱可能な官能基を保護基(Protecting group)という。今回のトピックでは、この”保護基”について簡単に解説してみたい。

 

  保護基の性質

 保護基は上で述べたように、特定の化学反応から官能基を保護する(化学安定性を高める)ことが主たる使用目的である。目的に応じた安定性を得るべく、さまざまな種類の保護基が開発されている。

 その他にも、以下のような特性を期待して使うことも多い。

 ① 溶解性の向上・極性の低減: 糖質やアミノ酸は合成出発物質としてしばしば利用される。しかし化合物の極性が高く、多くの有機溶媒に溶けにくい。水相に移行したり、分離担体に吸着されてしまい収率の低下を招くこともある。極性官能基を保護してやることで、この点を改善させることができる。

 ② 結晶性の向上: 合成中間体を精製する場合、特に大スケールの場合にはカラムクロマトグラフィーの使用がはばかられることが多い。再結晶の積極的使用を考えたい場合、保護基を適切に選択し、結晶性の向上を期待することが多い。単結晶が得られれば、X線結晶構造解析によって3次元構造も決定できるため、分析的観点からも重要である。この目的には、ブロモ基やニトロ基、芳香環を含む保護基をチョイスすることが多い。

 ③ 生物活性の変化: 生理活性物質は、極性官能基を介して生体高分子と相互作用することが多い。保護基を導入すると、極性官能基が遮蔽される。このため、一般に生物活性は低減する。

 ④ 揮発性の変化: 保護基を導入すると分子量が大きくなり、沸点が上昇する。これにより、減圧下での溶媒留去や乾燥が容易になる。一方、アルコールをメチルエーテル、トリメチルシリルエーテル等にすると、分子量の増加度の割に極性低下が大きく、結果として揮発性が増すことが多い。これにより、質量分析やガスクロマトグラフィなどによる分析が容易になる。

 ⑤ 構造解析の易化: 本来UV吸収をもたない化合物に、強いUV吸収をもつ保護基(ベンゾイル基など)を導入するなどの手法が一般的である。これにより、HPLCなどでの高感度検出が可能となる。

 ⑥ 反応性の変化: 嵩高い保護基を用いて近傍の反応点を遮蔽したり、配位性保護基を用いて化学選択性の制御を行うことも可能。

代表的な保護基

 保護基には、保護しやすいだけでなく、脱保護しやすいという性質も重要である。最終化合物は保護されていないケースが多いので、最終的に取り外すことが出来なければ意味がない。

 目的に応じ多種多様な保護基が開発されているが、合成をうまく進めるには、それぞれの特徴を学び、場合に応じて使い分けなくてはいけない。

 表1に、アルコールの保護に用いられる、代表的な保護基の略称・脱保護の条件などを示しておく。他の保護基については、ODOOSに情報を登録してあるので参考にしてほしい。

構造 名称(略称) 脱保護条件
ベンジル (Bn) ・H2,Pd/C
・Na/NH3 など
p-メトキシフェニルベンジル (PMB or MPM) ・Bnと同様
・DDQを用いる酸化条件
メトキシメチル (MOM) ・HCl/MeOHなどの酸加溶媒分解
・MeBBr2 など
トリメチルシリル (TMS) ・AcOH/H2O/THFなどの酸加水分解
・TBAF、HF-Pyなどのフッ素アニオン源
・安定性は TMS<TES<TBS
トリエチルシリル (TES)
t-ブチルジメチルシリル(TBS)
アセチル (Ac) ・塩基性条件下加水分解
・DIBAL・LAH還元など
ベンゾイル (Bz)
トリチル (Tr) ・酸加水分解など

表1:アルコールの代表的な保護基

実際の活用例

それでは実際の論文より、保護基の使用例と脱保護例をいくつか取り上げてみよう。

 図3の例では、1)でMPM基を除去、b)でTBS基を導入している。


図3

 図4の例では、条件の違いでTBS保護のパターンが異なっている。

 


図4

 図5の例では、1)でアセチル基保護、2)でMEM(2-メトキシエトキシメチル)基を除去している。MEM基を脱保護したアルコールのみを光延反応によって反転させる予定となっている。アセチル保護は、そのために必要である。

図5

おわりに

 以上見てきたが、保護基は保護・脱保護のプロセスが必要なため、工程数の増加という本質的問題点を含んでいる。しかしながら、現代においてもなお、有機合成には欠かせないものといえる。近年では保護基に機能を持たせ、従来不可能であった変換を進行させるような研究例も報告されている。これを機会に勉強してみるとよいだろう。

(2001.2.5 byブレビコミン、2008.6.20 加筆修正 by cosine)
(※本記事は以前より公開されていた記事を「つぶやき」に移行し、加筆修正を施したものです)

関連書籍

関連リンク

Protecting Group (Wikipedia)
・Protective Group (A.Myers’ Group;PDF)
保護基 (Wikipedia日本)
Protecting Groups (organic-chemistry.org)
Protecting Groups – Stability (organic-chemistry.org)
Protecting Groups

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. アイルランドに行ってきた②
  2. 有機合成化学協会誌2022年9月号:π-アリルパラジウム・ポリエ…
  3. 反芳香族性を示すπ拡張アザコロネン類の合成に成功
  4. 複雑なアルカロイド合成
  5. 創薬におけるPAINSとしての三環性テトラヒドロキノリン類
  6. 第25回 名古屋メダルセミナー The 25th Nagoya …
  7. 第94回日本化学会付設展示会ケムステキャンペーン!Part I
  8. フローケミストリーーChemical Times特集より

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. エナンチオ選択的α-アルキル-γ-ラクタム合成
  2. 2014年ノーベル化学賞・物理学賞解説講演会
  3. シリカゲルの小ネタを集めてみた
  4. 日本薬学会第144年会付設展示会ケムステキャンペーン
  5. アニリン類のC–N結合に不斉炭素を挿入する
  6. 化学でカードバトル!『Elementeo』
  7. 創薬化学―有機合成からのアプローチ
  8. 実例で分かるスケールアップの原理と晶析【終了】
  9. 塩化ラジウム223
  10. 理系が文系よりおしゃれ?

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2008年6月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30  

注目情報

最新記事

十全化学株式会社ってどんな会社?

私たち十全化学は、医薬品の有効成分である原薬及び重要中間体の製造受託を担っている…

化学者と不妊治療

これは理系の夫視点で書いた、私たち夫婦の不妊治療の体験談です。ケムステ読者で不妊に悩まれている方の参…

リボフラビンを活用した光触媒製品の開発

ビタミン系光触媒ジェンタミン®は、リボフラビン(ビタミンB2)を活用した光触媒で…

紅麹を含むサプリメントで重篤な健康被害、原因物質の特定急ぐ

健康食品 (機能性表示食品) に関する重大ニュースが報じられました。血中コレステ…

ユシロ化学工業ってどんな会社?

1944年の創業から培った技術力と信頼で、こっそりセカイを変える化学屋さん。ユシロ化学の事業内容…

日本薬学会第144年会付設展示会ケムステキャンペーン

日本化学会の年会も終わりましたね。付設展示会キャンペーンもケムステイブニングミキ…

ペプチドのN末端でのピンポイント二重修飾反応を開発!

第 605回のスポットライトリサーチは、中央大学大学院 理工学研究科 応用化学専…

材料・製品開発組織における科学的考察の風土のつくりかた ー マテリアルズ・インフォマティクスを活用し最大限の成果を得るための筋の良いテーマとは ー

開催日:2024/03/27 申込みはこちら■開催概要材料開発を取り巻く競争や環境が激し…

石谷教授最終講義「人工光合成を目指して」を聴講してみた

bergです。この度は2024年3月9日(土)に東京工業大学 大岡山キャンパスにて開催された石谷教授…

リガンド効率 Ligand Efficiency

リガンド効率 (Ligand Efficacy: LE) またはリガンド効率指数…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP