CN104098615A

CN104098615A - 一种以氢氧根离子型的碱为催化剂进行脱酰基化的方法

Info

Publication number: CN104098615A
Application number: CN201410252339.0A
Authority: CN
Inventors: 董海; 任博
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2014-10-15

Abstract

本发明提供了一种用氢氧根离子型的碱为催化剂于甲醇中进行脱酰基化的方法。将含有一个羟基或两个以上羟基被酰基保护的有机化合物溶于适量醇类溶剂中，加入催化剂量的氢氧根离子型的碱，或其它任何中强碱，特别是加入氢氧根离子型的树脂，在适宜温度下反应足够的时间，羟基上的酰基就会被脱除。

Description

一种以氢氧根离子型的碱为催化剂进行脱酰基化的方法

技术领域

本发明属于基本有机化工邻域，涉及的脱酰基方法无论在实验室还是工业装置中应用都非常广泛。

背景技术

在有机合成技术中，对于有多个相似反应活性位点的反应物，选择性保护/脱保护往往是一种重要和常用的技巧。而酰基由于其既易保护又易脱除，是其中一类最为常用的保护基团。目前脱酰基常用的Zmplen方法已成为一种业内的标准方法(Zempl′en,G.and Kuntz,A.,Ber.,1924,57B,1357；Zemple′n,G.；Pacsu,E.Ber.Dtsch.Chem.Ges.1929,62,1613)。其具体作法是使用催化剂量的甲醇钠或乙醇钠在甲醇或乙醇溶液中，使酰基保护的底物发生酰基的交换反应，从而几乎完全脱除了酰基(Garc′1a-L′opez,J.J.；Hern′andez-Mateo,F.；Isac-Garc′1a,J.；Kim,J.M.；Roy,R.；Santoyo-Gonz′alez,F.and Vargas-Berenguel,A.,J.Org.Chem.,1999,64,522；Crich,D.and Li,H.M.,J.Org.Chem.,2000,65,801；)。通常认为使用氢氧化钾或氢氧化钠这类氢氧根离子型的碱时，由于在脱酰基反应中会被中和掉，故必须使用与酰基等当量的碱。这对于在反应结束后需用离子交换的方法除掉阳离子是十分不便的。这是实验室或工业装置都在广泛采用Zmplen方法的根本原因。尽管Zmplen方法中使用催化剂量的甲醇钠，但在后期产物的分离中，无论是在实验室还是工业装置中，仍然需要用氢离子交换的方法将溶液中的金属离子脱除。

发明内容

本发明的任务是提供一种以氢氧根离子型的碱为催化剂进行脱酰基化的方法，使其具有环境友好，操作简便，绿色环保，催化剂廉价易得等特点。

本发明提供的脱酰基方法包括以下步骤：

步骤一：将含有一个或两个以上羟基被酰基保护的有机化合物溶于醇类溶剂，溶剂的用量为1-4毫升/毫摩尔底物；

步骤二：接着加入氢氧根离子型的碱为催化剂，或加入任意中强碱为催化剂，氢氧根离子型的碱与酰基的摩尔比为0.01-0.5：1，对乙酰基优选为0.02：1；0～50oC反应1～24小时，优选为室温反应，反应结束后，除去催化剂，减压除溶剂，即可得到酰基被完全脱除的含有一个或两个以上羟基的产物。

上述步骤一所述的醇类溶剂优选为甲醇或乙醇，所述的酰基具有以下的化学通式：

上式中：R是任意有机官能团。

上述步骤二中所使用的氢氧根离子的碱具有以下的化学通式：

M⁺OH^-

上式中：M⁺是金属离子，胺离子和胺离子树脂。

本发明专利申请的发明人在研究中发现，传统上认为氢氧根离子型的碱不能用作脱酰基反应的催化剂的观念是错误的。通过对比实验，我们发现，在甲醇溶液中脱除乙酰基，使用甲醇钠做催化剂和使用氢氧化钠做催化剂完全是等效的。例如，使用0.02摩尔/每摩尔酰基的氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂于甲醇溶液中来脱除五乙酰葡萄糖的乙酰基，半小时内，乙酰基就已经被完全脱除。研究表明碳酸钠、碳酸钾、氧化钠、氧化钙及硫化钠这类碱性较强的物质都可被用作脱酰基的催化剂。特别是氢氧根离子型的树脂可以被用作脱酰基的催化剂，其优点在于，脱酰基反应结束后，只需简单过滤，无需再经过氢离子交换，滤液经蒸除溶剂后，就可得到纯净的脱除酰基的产物。氢氧根离子树脂无需额外处理，就可反复循环使用。理论上树脂的循环使用次数没有限制。这种方法反应条件温和、操作简便、催化剂既绿色环保又廉价易得，在实验室和工业上都具有广泛的应用价值。

我们认为氢氧根离子可用作脱酰基的催化剂是因为其与甲醇的羟基生成了氢键络合物，该氢键络合物催化了酰基交换反应，机理如下：

基于上述机理，任何阴离子只要具有足够强的碱性，可与醇羟基生成足够强的氢键络合物，都可被用作脱酰基反应的催化剂。反应的溶剂理论上可以是任何醇类物质，任何可以被甲醇钠催化脱除的酰基都应该可以被氢氧根离子型的碱脱除。

综上所述，本发明在于公开了一种更好的脱酰基的方法，其适用性广泛，后处理方便，有望完全替代实验室和工业上使用的甲醇钠脱酰基方法。根据本发明，将一个或者多个羟基被各种酰基保护的有机化合物溶于普通甲醇中，溶液浓度为0.25～5mol/L，加入催化剂量的氢氧根离子型的碱或者氢氧根离子树脂，室温反应2-24小时即可完全脱除酰基。在使用氢氧根离子树脂的情况下，过滤掉树脂，滤液蒸干溶剂即可得到纯净的脱酰基产物。本发明方法具有环境友好，反应温和，价格便宜，操作简便等特点，产物处理也是更加绿色环保高效便捷。

具体实施方式

以下实施方式对本发明作进一步说明，但本发明所涉及的范围不局限于以下所列举的方式。

实例1反应溶剂为甲醇，催化剂为氢氧化钠：

称取10克五乙酰化保护的葡萄糖，溶于100毫升普通甲醇中，加入20毫克氢氧化钠。室温下搅拌反应一小时。加入300毫克氢离子酸性树脂中和完全至中性后，滤去树脂，直接减压蒸干溶剂得到白色粉末4.5克，经核磁分析表明为纯的葡萄糖，收率97.5％。其核磁氢谱数据为：¹H NMR(400MHz,D₂O):5.23(1H,d,H-1),3.81-3.87(2H,m,H-5,H-6b),3.73-3.79(1H,m,H-6a),3.72(1H,dd,H-3),3.54(1H,dd,H-2),3.42(1H,t,H-4).

实例2反应溶剂为甲醇，催化剂为氢氧化钾：

称取10g克五乙酰化保护的葡萄糖，溶于100毫升普通甲醇中，加入30毫克氢氧化钾。室温下搅拌反应一小时。加入300毫克氢离子酸性树脂中和完全至中性后，滤去树脂，直接减压蒸干溶剂即得白色粉末状纯葡萄糖4.55克，收率98.6％。

实例3氢氧化钠为催化剂脱硫乙酰基：

称取10克1位硫乙酰基保护的四乙酰化甘露糖，溶于100毫升普通甲醇中，加入1.1克氢氧化钠(0.2摩尔/摩尔酰基)。室温下搅拌反应一小时。加入约1克氢离子酸性树脂中和完全至中性后，滤去树脂，直接减压蒸干溶剂得到白色粉末4.8克，经核磁分析表明为纯的1位巯基甘露糖，收率99％。其核磁氢谱数据为：¹H NMR(400MHz,MeOD):5.51(1H,d,H-1),4.05(1H,dd,H-3),3.92(1H,dd,H-2),3.69-3.85(3H,m,H-5,H-6,H-6’),3.65(1H,t,H-4),2.34(1H,d,SH).

实例4反应溶剂为乙醇，催化剂为氢氧化钠：

称取10克五乙酰化保护的葡萄糖，溶于100毫升普通乙醇中，加入20毫克氢氧化钠。室温下搅拌反应两小时。加入300毫克氢离子酸性树脂中和完全至中性后，滤去树脂，直接减压蒸干溶剂即得白色粉末状纯葡萄糖4.52克，收率98％。

实例5反应溶剂为甲醇，催化剂为氢氧根离子树脂：

称取10克五乙酰化保护的半乳糖，溶于100毫升普通甲醇中，加入40克氢氧根离子树脂。室温下反应一小时。滤去树脂，直接减压蒸干溶剂得到白色粉末4.5克，经核磁分析表明为纯的半乳糖，分离收率97.5％。其核磁氢谱数据为：¹H NMR(400MHz,D₂O):5.22(1H,d,H-1),4.00-4.06(1H,m,H-5),3.95(1H,t,H-4),3.81(1H,dd,H-3),3.78(1H,dd,H-2),3.66-3.72(2H,m,H-6a,H-6b).

实例6反应溶剂为甲醇，催化剂为氢氧根离子树脂：

称取10克四乙酰基保护的α-甲苷葡萄糖，溶于100毫升普通甲醇中，加入40克氢氧根离子树脂。室温下反应一小时。滤去树脂，直接减压蒸干溶剂得到白色粉末5.3克，经核磁分析表明为纯的α-甲基葡萄糖苷，分离收率98.9％。其核磁氢谱数据为：¹H NMR(400MHz,D₂O):4.70(1H,d,H-1),3.66-3.77(2H,m,H-6a,H-6b),3.56(1H,dd,H-3),3.51-3.57(1H,m,H-5),3.46(1H,dd,H-2),3.29(1H,t,H-4),3.26(3H,s,OMe)

实例7氢氧根离子树脂为催化剂脱苯甲酰基：

称取10克五苯甲酰基保护的葡萄糖，溶于100毫升普通甲醇中，加入23克氢氧根离子树脂。室温下反应四小时。滤去树脂，直接减压蒸干溶剂即得白色粉末状纯葡萄糖2.5克，分离收率97％。

实例8氢氧根离子树脂为催化剂脱特戊酰基：

称取10克2,6-特戊酰基保护α-甲苷葡萄糖，溶于100毫升普通甲醇中，加入45克氢氧根离子树脂。室温下反应四小时。滤去树脂，直接减压蒸干溶剂即得白色粉末状纯α-甲基葡萄糖苷5.2克，分离收率97.6％。

实例9氢氧根离子树脂重复使用的实例：

称取10克五乙酰化保护的葡萄糖，溶于100毫升普通甲醇中，加入40克氢氧根离子树脂。室温下反应两小时。滤去树脂，直接减压蒸干溶剂即得白色粉末状纯葡萄糖。将滤得的树脂在同样条件下直接重复10次使用，各次反应纯葡萄糖收率都大于95％。说明氢氧根离子树脂催化脱酰基反应可重复循环使用。

Claims

1.一种以氢氧根离子型的碱为催化剂进行脱酰基化的方法，包括以下步骤:

步骤一:将含有一个或两个以上羟基被酰基保护的有机化合物溶于醇类溶剂，溶剂的用量为1-4毫升/毫摩尔底物；

步骤二:接着加入氢氧根离子型的碱为催化剂，或加入任意中强碱为催化剂，氢氧根离子型的碱与酰基的摩尔比为0.01-0·5∶1，0～50℃反应1～24小时，优选为室温反应，反应结束后，除去催化剂，减压除溶剂，即得到酰基被完全脱除的含有一个或两个以上羟基的产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一所述的醇类溶剂优选为甲醇或乙醇，所述的酰基具有以下的化学通式:

上式中：R是任意有机官能团。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中所使用的氢氧根离子的碱具有以下的化学通式:

M⁺OH^-

上式中:M⁺是金属离子，胺离子和胺离子树脂。