ピバロイル基(Pv基)によるアルコールの保護

ピバロイル基(Pv基)とは？

ピバロイル基(Pv基)は、エステル系アルコールの保護基の1つです。

アセチル基(Ac基)など他のエステル系保護基と比較して、酸・塩基加水分解条件に比較的強く、脱保護にはより過激な条件が必要です。そのため、脱保護はLAHやDIBALなどの還元的な方法を用いることが多いです。

特徴・利点

ピバロイル基の利点や特徴は

1. 酸性や塩基性条件に比較的耐え、還元条件で脱保護できる
2. 第1級優先的に保護(立体障害)
3. 保護条件は温和(pyridine, piv-cl)で高収率

などがあります。

反応機構

反応機構ー保護

保護反応は、アシルクロライドに対するアルコール求核アシル置換反応で進行する。
一般的な反応試薬である。Piv-Clと弱塩基（pyridine)を用いて高収率で保護可能

塩基性に弱い場合は、酸塩化物や酸無水物とSc(OTf)3などのトリフラート塩やLa(NO3)3 ·6H2Oなどのルイス酸を用いて保護することも可能

・ E. Vedejs and O. Daugulis, J. Org. Chem. , 61 , 5702 (1996).
・Z.-H. Peng and K. A. Woerpel, J. Am. Chem. Soc. , 125 , 6018 (2003).
・P. Prabhakar, N. Suryakiran, and Y. Venkateswarlu, Chem. Lett. , 36 , 732 (2007).

反応機構ー脱保護

塩基によるエステルの加水分解、あるいはエステルのヒドリド還元により脱保護反応が進行する。

塩基性条件化の脱保護はアセチル基ほど容易には進行しないが、Ac基とPiv基を別々に脱保護仕分けるのは難しい印象があります。NH3/MeOHを用いてアセチル基のみを脱保護する例があります。

B. E. Griffin, M. Jarman, and C. B. Reese, Tetrahedron , 24 , 639 (1968).

反応条件-保護

保護条件例１

アルコール体(8.84 g，25.5 mmol)、ピリジン(3.1 mL，10,39 mmol)、PvCl (3.8 mL，6,31 mmol)、ジクロロメタン(51 mL)の溶液へ、4-DMAP (0.31 g，2.5 mmol)を室温で加えた。 80分間撹拌した後、ジクロロメタンと塩酸(1M)を加えた後、有機層を分離し、残りの水層をジクロロメタンで2回抽出した。合わせた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過、濃縮し、得られた残渣をカラムにより精製し目的物を得た(8.74 g，20.3 mmol, 79.5％)。

脱保護反応例

塩基性加水分解条件かヒドリド還元で脱保護することが多いです。塩基性加水分解ではt-BuOKやジメチルアミンなどが用いられます。ヒドリド還元はより扱いやすいDIBALが使いやすいです。

反応例1

保護アルコール体(1.02 g, 3.28 mmol)のジクロロメタン(33 mL)に溶解し、−７８℃で冷却した後、DIBAL溶液(1M in PhMe, 6.56 mmol)を加え、30℃で30分間撹拌した。反応後硫酸ナトリウム10水和物を加えてクエンチした後、得られた懸濁液をセライトろ過し、ジクロロメタンで洗浄した後、濾液を濃縮しカラムクロマトグラフィーで精製し、アルコール体を得た(704 mg,95％)。Ueda, Atsushi et al. JACS, 2014, 136, 5176.より引用。

反応例2

アルコール保護体(2.02 g, 7.52 mmol)のMeOH(50.0 mL)溶液に、LiOH・H2O (237 mg, 5.64 mmol)を加えた。 20時間後、Dowex－50W (7.1 g)で反応を停止させた。 15分後、樹脂ををろ過除去した。濾液を濃縮し、粗生成物をカラムで精製して目的物を得た(93％)。Mahapatra, Subham et al. JACS, 2013, 135, 10803.より引用。

注意事項ーTips

• ピバロイル基はアセチル基と比べて外しにくい。その場合はヒドリド還元が役立つ。

2019年3月26日アルコールの保護基のまとめ

参考まとめ

Wuts, Peter G. M.. Greene’s Protective Groups in Organic Synthesis fifth edition (p.310). Wiley.

[blogcard url=”https://www.organic-chemistry.org/protectivegroups/hydroxyl/pivalates.htm”]