Tetrahydropyranylgruppe

Grundidee

Die Tetrahydropyranylgruppe, kurz THP-Gruppe, ist eine Schutzgruppe für Alkohole in der organischen Chemie. Eine Schutzgruppe wird vorübergehend an eine funktionelle Gruppe gebunden, damit diese während anderer Reaktionen nicht unerwünscht reagiert. Bei der THP-Gruppe wird ein Alkohol geschützt, indem er mit Dihydropyran unter saurer Katalyse umgesetzt wird. Die Entfernung der Schutzgruppe, also die Entschützung, erfolgt ebenfalls unter sauren Bedingungen.

Die THP-Gruppe ist besonders nützlich, weil Schützung und Entschützung einfach sind und die Gruppe gegenüber den meisten Reaktionsbedingungen außer Säure sehr stabil ist.

Schützung

Ein Alkohol kann durch Umsetzung mit Dihydropyran unter saurer Katalyse geschützt werden. Dafür können viele Säuren eingesetzt werden; sie können auch erst während der Reaktion in situ, also direkt im Reaktionsgemisch, entstehen.

Beispiele für geeignete Säuren oder saure Reagenzien sind para-Toluolsulfonsäure, Pyridinium-para-toluolsulfonat und saure Ionentauscher. In situ können unter anderem Schwefelsäure aus Bis(trimethylsilyl)sulfat, Bromwasserstoff aus Dimethylschwefeldibromid oder Chlorwasserstoff aus Trichlorisocyanurat gebildet werden.

Auch Lewis-Säuren, also Elektronenpaar-Akzeptoren, können verwendet werden. Genannt werden Lanthan(III)-chlorid, Scandiumtriflat, Indiumtriflat und Eisen(III)-perchlorat. Eine säurefreie Methode ist die Umsetzung mit 2-Hydroxytetrahydropyran, Triphenylphosphin und Diethylazodicarboxylat.

Durch Erhitzen verschiedener Verbindungen mit Dihydropyran auf 125 °C ohne weitere Reagenzien können außer Alkoholen auch Thiole, Carbonsäuren, Carbonsäureamide und heterocyclische Amine geschützt werden.

Entschützung

Die Tetrahydropyranylgruppe kann in Gegenwart einer Säure leicht wieder entfernt werden. Damit wird der ursprünglich geschützte Alkohol zurückgewonnen.

Als Beispiele für Reagenzien zur Entschützung nennt der Artikel Essigsäure, Pyridinium-para-toluolsulfonat, Borsäure und para-Toluolsulfonsäure. Ebenfalls möglich sind in situ erzeugte Schwefelsäure aus Bis(trimethylsilyl)sulfat, in situ erzeugter Bromwasserstoff aus Dimethylschwefeldibromid oder Indiumtriflat.

Folgereaktionen

Unter geeigneten Bedingungen kann die Entschützung direkt mit einer weiteren Reaktion verbunden werden. So kann der Alkohol bei der Entschützung unmittelbar verestert werden, zum Beispiel zu einem Acetat mit Indiumtriflat in Gegenwart von Acetanhydrid.

Die Umwandlung in einen Benzylether ist mit Benzaldehyd, Triethylsilan und Trimethylsilyltriflat möglich. Außerdem kann die Tetrahydropyranylgruppe durch eine Silylschutzgruppe ersetzt werden, etwa durch eine tert-Butyldimethylsilylgruppe oder eine Triethylsilylgruppe. Dafür werden tert-Butyldimethylsilan oder Triethylsilan und Zinn(II)-triflat verwendet.

Bekannt sind außerdem Methoden, bei denen Entschützung und Oxidation gleichzeitig ablaufen. Dabei wird der Alkohol zu einem Aldehyd oder Keton oxidiert.

Nutzen und Grenzen

Die THP-Gruppe ist praktisch, weil sie sich einfach einführen und entfernen lässt und gegenüber den meisten Reaktionsbedingungen außer Säure stabil ist. Das macht sie zu einer wichtigen Schutzgruppe in der organischen Synthese.

Ein Nachteil zeigt sich bei chiralen Alkoholen. Chiral bedeutet, dass ein Molekül nicht mit seinem Spiegelbild deckungsgleich ist. Bei der Schützung solcher Alkohole entstehen Diastereomere, also Stereoisomere, die keine Spiegelbilder voneinander sind. Das kann zum Beispiel die Auswertung von NMR-Spektren erschweren. Deshalb wird oft die tert-Butyldimethylsilylgruppe bevorzugt.

In der Peptidsynthese eignet sich die THP-Gruppe zur Schützung von Seitenketten in den Aminosäuren Serin, Threonin und Cystein.