叔丁氧基羰基保护基 Boc Protecting Group | 化学空间 Chem
概要
叔丁氧基羰基保护基（tert-butoxycarbonyl, Boc）、它经常用于通过形成氨基甲酸酯来保护胺基。特别是，它被用作胺保护基的主要选择。在某些情况下，它还用于酒精和苯酚上羟基的保护基。
对于强碱条件下的酯水解条件・亲核条件・接触还原条件・弱的氢化物的还原条件耐受性好，脱保护通常在强酸性条件下进行。因此，它可以与Fmoc保护基，Cbz保护基等互补使用。
它还广泛用于肽固相合成方法。
反应机理
保护
二碳酸二叔丁酯（Boc2O）是用的最多的。反应中的碱通常为吡啶或三乙胺。对于氨基酸的保护等，使用无机碱的Schotten-Baumann条件也很常见。
脱保护
在强酸性条件下通过产生叔丁基阳离子脱保护。经常使用三氟乙酸（TFA）/二氯甲烷或neat条件，盐酸/甲醇条件等。由于仅副产挥发性异丁烯和CO2，因此后处理也很简单。
反应实例
通过添加DMAP、可以对亲核性较低的酰胺基保护、而且可以进行吲哚上氮的保护或者也可以合成di-Boc体。下面为其中的一个示例[1]。
DMAP条件下也会存在over reaction的问题（特别是苯胺的保护等），在这个时候、可以选择试一下N-甲基咪唑的条件[2]。
对环状氨基甲酸酯和恶唑烷酮的羰基进行加溶剂分解时，可以用Boc保护[3]。
one-step将Fmoc基替换成Boc基[4]。
叠氮基在加氢还原的条件下与Boc2O共存、得到Boc保护的产物[5]。
TMSOTf/Et3N或者TMSOTf/2,6-lutidine条件下、可以进行对酸性条件不稳定的化合物的选择性脱Boc反应。下面就是一个Cyclotheonamide B的全合成的实用例子[6]。
TMS-I条件下的脱保护[7]。下述的实例中[8]、对于底物中含有其他敏感基团的情况下，也可以实现选择性脱Boc。
另外通过LiAlH4处理、直接还原成甲基的情况也有。请参照下图中(+)-Esermethole合成应用实例[9]。
实验技巧
- 在脱保护过程中，化合物中含有的亲核部分通常与副产的叔丁基阳离子反应。为了防止这种情况，可以加入阳离子清除剂（苯甲醚，硫代苯甲醚，苯硫酚，二甲基硫醚等）作为添加剂。
- 在Boc脱保护过程中形成的铵化合物是、可以通过2%MeOH/Et2O从有机化合物中分离（参考）。
- 咪唑/三氟乙醇条件适合于破坏和除去过量的Boc2O[10]。
实验步骤
(R)-苯基甘氨酸（1.0 g、7.3 mmol）溶解于THF（10 mL）、在冰浴下加入三乙胺（2.14 mL、15.4 mmol）和Boc2O（1.08 g、7.7 mmol）的THF溶液（10 mL）、在室温下搅拌2小时。 然后减压浓缩到一半体积，然后加入hexane重结晶。 抽滤得到固体、用hexane洗净。 产率1.72 g（99％）。
在二氧六环（10 mL）中、（R）–2-（叔丁氧基羰基氨基）-2-苯基乙基甲磺酸盐（2.5 g、7.9 mmol）的溶液中滴加HCl（10 mL、4 M in dioxane）、搅拌1小时。旋蒸除去挥发性物质，residue用乙腈/乙醚重结晶。 产率1.28 g（65％）