Boc-Schutzgruppe einführen: Übungen und Mechanismus
Boc₂O reagiert mit der nukleophilen Aminogruppe zum Carbamat (N–CO–O–tBu). Die Carbonsäure bleibt frei; im Basischen liegt sie als Carboxylat vor und greift nicht an.
Beispiel
Die Aminogruppe greift Boc-Anhydrid an und wird zum Carbamat (tert-Butoxycarbonyl, Boc). So ist das N nicht mehr nukleophil und kann bei der Peptidkupplung nicht mitreagieren. Die Carbonsäure bleibt frei.
Mechanismus Schritt für Schritt
- 1
NaOH hält die Aminogruppe unprotoniert (nukleophil) und die Säure als Carboxylat.
- 2
Das Amin greift eine C=O-Gruppe von Boc₂O an; es entsteht ein tetraedrisches Zwischenprodukt.
- 3
tert-Butylcarbonat geht ab und zerfällt zu CO₂ und tert-Butanol; zurück bleibt das Boc-Carbamat.
Übungsaufgaben
Welches Produkt entsteht, welches Reagenz braucht es? Nach jeder Antwort siehst du die Erklärung.
Welches Hauptprodukt entsteht?
Hintergrund
Typische Bedingungen
Das Amin wird mit Boc₂O (Di-tert-butyldicarbonat) umgesetzt, meist in Dichlormethan, THF oder Wasser/Dioxan mit einer Base wie Triethylamin oder NaHCO₃; träge Amine brauchen katalytisch DMAP. Als Nebenprodukte entstehen nur CO₂ und tert-Butanol, die Aufarbeitung ist entsprechend einfach.
Boc wieder abspalten
Mit Säure: klassisch Trifluoressigsäure (TFA, oft 20–50 % in Dichlormethan) oder HCl in Dioxan bzw. Essigester. Es entstehen das freie Amin (als Salz), CO₂ und Isobuten über das tert-Butyl-Kation. Elektronenreiche Gruppen im Molekül fängt man mit Zusätzen wie Anisol oder Triethylsilan ab, damit das Kation sie nicht alkyliert.
Boc, Cbz und Fmoc im Vergleich
Alle drei schützen Amine als Carbamat, unterscheiden sich aber in der Abspaltung: Boc mit Säure, Cbz (auch Z) durch katalytische Hydrierung mit H₂ und Pd/C, Fmoc mit Base (Piperidin). Weil keine Abspaltung die anderen Gruppen angreift, kann man sie nebeneinander einsetzen und gezielt nacheinander entfernen, etwa in der Peptidsynthese.
Typische Fehler
- Nicht die Säure wird verestert. Das Amin ist das stärkere Nukleophil, und das Carboxylat reagiert unter diesen Bedingungen nicht zum tert-Butylester.
- Boc₂O überträgt eine tert-Butoxycarbonylgruppe (mit C=O), keine tert-Butylgruppe. Am N entsteht ein Carbamat, kein tert-Butylamin.
- Nach einer Boc-Gruppe ist das N als Carbamat kaum noch nukleophil. Eine zweite Boc-Gruppe kommt unter diesen Bedingungen nicht dazu.
Oft verwechselt mit: Acylierung von Aminen · Amidbildung aus Säurechlorid
Häufige Fragen
Warum braucht man Schutzgruppen in der Peptidsynthese?
Jede Aminosäure hat NH₂ und COOH. Ohne Schutz würde jede mit jeder reagieren (auch mit sich selbst). Schützt man N bei der einen und COOH bei der anderen, entsteht genau ein Dipeptid.
Boc oder Fmoc?
Boc wird mit Säure (TFA) abgespalten, Fmoc mit Base (Piperidin). Zusammen erlauben sie „orthogonalen“ Schutz: Man kann gezielt eine Gruppe entfernen, ohne die andere zu berühren.
Wozu dient die Boc-Gruppe?
Sie schützt Amine als Carbamat. Boc ist stabil gegenüber Basen, Nucleophilen und Hydrierung und lässt sich mit Säure (TFA oder HCl) wieder abspalten.
Mit welchem Reagenz führt man Boc ein?
Mit Di-tert-butyldicarbonat (Boc₂O), meist mit einer Base wie Triethylamin, NaHCO₃ oder katalytisch DMAP.
Was ist die Cbz-Schutzgruppe?
Die Benzyloxycarbonyl-Gruppe (Cbz oder Z) schützt Amine als Carbamat. Man führt sie mit Cbz-Cl und Base ein und spaltet sie durch katalytische Hydrierung (H₂, Pd/C) ab; dabei entstehen Toluol und CO₂. Gegen Säure ist sie stabiler als Boc.
Wie spaltet man eine Boc-Gruppe ab?
Mit Säure, meist Trifluoressigsäure in Dichlormethan oder HCl in Dioxan, bei Raumtemperatur. Zurück bleiben das Amin als Salz, CO₂ und Isobuten.