Gruppi protettori

Una delle funzioni svolte dai gruppi protettori consiste nell’eliminare reazioni collaterali indesiderate: uno dei maggiori problemi, nell’ambito della sintesi organica, è costituito infatti dalla formazione di sottoprodotti di reazione. Questi non solo consumano parte dei reagenti ma soprattutto possono contaminare il prodotto per l’ottenimento del quale è stata effettuata la sintesi e, nella migliore delle ipotesi, rendono necessarie opportune tecniche di separazione.

Le reazioni collaterali avvengono, in particolare, se le molecole organiche di partenza se contengono più di un gruppo funzionale; i gruppi funzionali infatti costituiscono i siti più reattivi della molecola e risulta difficile se non impossibile impedire a un gruppo funzionale di reagire al posto di un altro. E’ pertanto necessario, nella progettazione di una sintesi organica, valutare ogni stadio della reazione cercando di prevedere possibili reazioni indesiderate.

Caratteristiche di un gruppo protettore sono la sua reattività selettiva nei confronti di un gruppo funzionale con formazione di un substrato stabile nel corso della reazione e la facile e selettiva rimozione dello stesso.

Consideriamo, ad esempio, la reazione dell’1-butino con il 4-bromo, butan-1-olo in presenza di ammoniuro di sodio. Il prodotto che si vuole ottenere è il 5-ottino-1-olo.

Il primo stadio della reazione prevede la formazione di un anione:

CH3CH2C≡CH + NaNH→ CH3CH2C≡CNa+ + NH3

Il secondo stadio della reazione dovrebbe essere:

CH3CH2C≡CNa+ + BrCH2CH2CH2CH2OH → CH3CH2C≡C(CH2)4OH + NaBr

Tuttavia poiché l’alchino è un acido più debole dell’alcol, il carbanione reagisce più rapidamente con in protone acido dell’alcol per dare:

CH3CH2C≡CNa+ + BrCH2CH2CH2CH2OH → CH3CH2C≡CH + NaO(CH2)4Br

Affinché possa quindi essere ottenuto il 5-ottino-1-olo deve essere protetto il gruppo –OH dell’alcol. Uno dei metodi per fare ciò nasce dalla considerazione che eteri insaturi del tipo RO-C(R)=C < sono particolarmente reattivi nelle addizioni elettrofile.

Un alcol si addiziona rapidamente al doppio legame di un etere insaturo in ambiente acido secondo la reazione:

meccanismo

il composto così protetto è un acido molto più debole rispetto all’alchino e la reazione può così essere condotta senza difficoltà.

Per ottenere il prodotto finale deve essere allontanato il gruppo protettore e ciò può essere fatto in soluzione acida con una reazione di sostituzione nucleofila del tipo SN1.

Consideriamo, ora, come ulteriore esempio la sintesi di un dipeptide a partire da due amminoacidi. Partendo dall’amminoacido H2N-A-COOH che chiamiamo A per semplicità e dall’amminoacido H2N-B-COOH che chiamiamo B, supponiamo di voler ottenere il dipeptide H2N-A-CO-NH-B-COOH che chiamiamo AB.

Facendo reagire A e B troveremo, come prodotti di reazione, composti quali BA, AA,BB ed eventuali tripeptidi del tipo AAA, BBB, ABA, BAB, AAB ecc.

Per ottenere il dipeptide desiderato si dovrà proteggere il gruppo amminico dell’amminoacido A e il gruppo acido dell’amminoacido B ottenendo:
P1H N-A-COOH e H2N-B-COOP2.

In tal modo solo il gruppo acido di A può reagire con il gruppo amminico di B ottenendo il prodotto desiderato dopo la rimozione dei gruppi protettori P1 e P2.

 

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Author: Chimicamo

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