¿Qué son los grupos protectores en química orgánica?

Un grupo protector es algo que no reaccionará en las condiciones de una reacción deseada, mientras que el grupo sin protección reaccionaría. Un grupo protector debe ser fácil de poner y quitar, para que los pasos de protección y desprotección tengan altos rendimientos.

Este es el punto clave: el uso de un grupo protector agrega dos pasos a una síntesis de varios pasos. Si no utiliza reacciones de protección / desprotección con rendimientos muy altos, puede reducir drásticamente el rendimiento general de su síntesis.

Los ejemplos clásicos de grupos que requieren protección, utilizados en cursos de química orgánica en todo el mundo, son alcoholes y aldehídos / cetonas. Ambos reaccionarán fácilmente con los reactivos de Grignard. Entonces, si desea reaccionar solo con un grupo éster en su compuesto que también tiene un aldehído o un alcohol, primero debe proteger al otro grupo.

Los alcoholes se protegen tradicionalmente convirtiéndolos en silil éteres o bencil éteres.

  • Los éteres de sililo se hacen haciendo reaccionar el grupo alcohol con un clorosilano, porque el oxígeno tiene una alta afinidad por el silicio. Se eliminan haciendo reaccionar el silil éter con anión fluoruro, que tiene una afinidad aún mayor por el silicio que el oxígeno.
  • Los éteres de bencilo se producen por reacción con un haluro de bencilo. Se eliminan, por extraño que parezca (para mí), por reducción catalítica con hidrógeno. Esto también tiene el efecto secundario de hidrogenar cualquier alquenos en su compuesto.

Los aldehídos y las cetonas se protegen tradicionalmente convirtiéndolos en acetales, generalmente por reacción con etilenglicol. A diferencia de los aldehídos o las cetonas, los acetales no reaccionan con los reactivos de Grignard.

La formación de acetal es totalmente reversible; simplemente hierva su producto con ácido acuoso.

Ver Grupos de Protección en el Portal de Química Orgánica.

Los grupos protectores son moléculas que se pueden agregar a un átomo particular que hace que dicho átomo no sea reactivo. El ejemplo común con la reacción de Grignard es el grupo protector TBS. Ahora el reactivo de Grignard es una base fuerte, por lo que extraerá un protón de OH. Reemplazar el H en oxígeno con el grupo TBS hace que OTBS no sea reactivo con el reactivo de Grignard. Esto permite que la reacción continúe y luego se agrega TBAF para eliminar el grupo protector. TBS funciona bien como un grupo protector de OH para la reacción de Grignard, pero se eliminará con bastante facilidad bajo la reducción de Zn / HCl.

Los grupos protectores se eligen en función de su estabilidad en las condiciones de reacción dadas. Si se conoce una reacción, los químicos elegirán un PG basado en lo que se ha discutido previamente en la literatura. Si se está ejecutando una nueva reacción, harán su mejor suposición de acuerdo con la reactividad conocida de la PG. Otros criterios incluyen el costo (si un PG puede proporcionar una efectividad similar a un costo más bajo, se elegirá el PG más barato), la facilidad de eliminación y los pasos futuros (esto se refiere a la estabilidad del PG en varios pasos).