Memanipulasi Gugus Fungsi

Memanipulasi Gugus Fungsi

Pengertian Gugus Pelindung

Gugus fungsi ialah atom atau kelompok atom dalam molekul yang memiliki  sifat-sifat kimia yang khas. Gugus fungsi yang sama dalam molekul yang berbeda  dapat memperlihatkan perilaku kimia yang sama (Prasojo, 2010). Gugus fungsi  cenderung menjadi kapak reaktif dalam molekul organik, dan sifat kimianya kurang  bergantung pada sifat hidrokarbon yang dilekatinya. Gugus fungsi melekat pada  suatu kerangka organik dan paling menentukan sifat kimia dari kerangka tersebut  (Oxtoby, 2003). 

Banyak target senyawa sintetik yang mengandung lebih dari satu gugus fungsi, dan gugus tersebut dapat mengadakan interaksi dengan pereaksi yang digunakan selama proses sintesis.Jika gugus keton dan aldehida terdapat di dalam molekul yang sama, kedua gugus tersebut dapat bereaksi dengan pereaksi tertentu pada saat yang sama. Adanya alcohol dan amina dalam molekul yang sama juga akan menimbulkan masalah karena kedua gugus fungsi tersebut cepat beraksi dengan asam, basa, dan nukleofil. Cara untuk menanggulangi fungsi tersebut adalah dengan melindungi atau mengeblok sementara satu gugus yang reaktif dengan mentransformasikannya menjadi gugus fungsi baru yang idak akan mengganggu menjadi gugus baru yang berbeda, yang tidak akan bersaing dengan reaksi yang diharapkan. Langkah reaksi kedua adalah mentransformasi gugus fungsi baru (gugus pelindung) kembali menjadi gugus fungsi semula pada tahap akhir sintesis. Proses ini di kenal sebagai perlindungan dn proteksi.

Gugus pelindung adalah gugus fungsi yang digunakan untuk melindungi gugus tertentu supaya tidak turut bereaksi dengan pereaksi atau pelarut selama proses sintesis. Deproteksi adalah penghilangan atau reduksi gugus pelindung menjadi gugus fungsi awal yang dilindungi.

Pemilihan gugus pelindung :

1.      Mudah dimasukan dan dihilangkan.

2.      Tahan terhadap reagen yang akan menyerang gugus fungsional yang tidak terlindungi.

3.      Stabil dan hanya bereaksi dengan pereaksi khusus untuk mengenbalikan gugus fungsi aslinya.

4.      Gugus pelindung seharusnya tidak mengganggu reaksi yang dilakukan sebelum dihapus

Suatu kelompok pelindung yang baik harus mudah dipasang, mudah dihilangkan dan dalam reaksi-reaksi yang menghasilkan tinggi, dan tidak bereaksi terhadap kondisi-kondisi reaksi yang diperlukan.

Transformasi keseluruhan yang diperlukan adalah ester ke alkohol primer. Ini adalah pengurangan ester, yang membutuhkan LiAlH4, tetapi itu akan mengurangi keton juga yang tidak kita inginkan. Kita dapat menghindari masalah ini jika kita "mengubah" keton ke grup fungsional yang berbeda terlebih dahulu. Secara konseptual, ini seperti bisa memasang penutup (diperlihatkan di bawah) di atas keton sementara kita melakukan pengurangan, kemudian lepaskan penutupnya.

 

Gugus pelindung adalah gugus fungsi yang digunakan untuk melindungi gugus tertentu supaya tidak turut bereaksi dengan pereaksi atau pelarut selama proses sintesis. Deproteksi adalah penghilangan atau reduksi gugus pelindung menjadi gugus fungsi awal yang dilindungi.

Apabila molekul mengandung beberapa gugus fungsional yang mirip, mungkin perlu dilindungi dengan cara yang berbeda, sehingga mereka dapat dihilangkan dengan kondisi yang berbeda-beda.

Gugus Pelindung Eter dan Asetal

Gugus pelindung paling sederhana untuk alkohol adalah metil eter (-OCH3). Reaksi alcohol dengan basa (umumnya natrium hidrida (NaH) dalam THF atau DMF) menghasilkan alkoksida. Cara berikutnya adalah mereaksikan alcohol dengan trimetiloksonium tetrafluoro borat. Metil eter stabil terhadap basa kuat, nukeofil, organologam, hidrogenasi, zat pengoksidasi, dan zat pereduksi hidrida. Metil eter stabil pada PH 1-14. Metil eter dapat dipecah oleh HI pekat, sedangkan trimetilsilil iodida dapatmemecah pelindung alcohol dalam kloroform dan pada suhu yang relatif tinggi.Gugus pelindung eter lainnya adalah benzil eter (-OCH2Ph,O-Bz),yang dibuat dengan mereaksikan alkoksida dai alcohol dengan benzil bromida atau klorida. Benzil eter stabil terhadap sejumlah pereaksi, meliputi pH 1-14, karbonion dan organologam , nukleofil, hidrida, dan beberapa zat pengoksidasi. Dua cara yang umum untuk melepaskan gugus benzil meliputi pemutusan ikatan O-CH2 Ph dengan hidrogenolisis. Cara paling umum pemutusan ikatan C-O benzilik adalah dengan hidrogenasi katalitik, biasanya dengan katalis

poladium. Cara lain dari hidrogenolisis adalah dengan melarutkan logam natrium atau kalium

dalam amonia. Contohnya adalah sintesis monensin yang dilakukan kishi, dimana mula-mula

alcohol 7.24 dikonversi menjadi benzil eter (7.25) dengan mereaksikan dengan kalium

hidrida (KH) dan benzil bromida. Gugus alilik OH akan mengganggu proses pembentukan

gugus OCH3dalam 7.25, karena gugus OH primer juga dapat bereaksi dengan KH/CH3I.

hidroborasi, oksidasi, dan metilasi yang keudian dilanjutkan dengan deproteksi (hydrogen/paladium) akan menghasilkan.

 

Alkohol dapat dikonversi menjadi t-butil eter (O-C(CH3)3) dengan mereaksikan alcohol

dengan 2-metil-2-propena (isobutilena), dengan adanya katalis asam (asam sulfat atau BF3).

Sebagai gugus pelindung ,t-butil sensitive terhadap asam kuat, tetapi stabil pada Ph 1-14, dan reduksi

stabil terhadap nukleofilik,organologam, hidrida, hidrogenasi katalitik, oksidasi dan reduksi

Gugus pelindung eter alternative yang telah di kembangkan oleh Green adalah “metil eter tersubtitusi” yang tidak lain adalah asetal (RO-CHR1-O-R2). Asetal pertama adalah metoksi metil eter (O-CH2OCH3, O-MOM), di bentuk dengan mereaksikan alcohol dengan basa (seperti NaH dalam THF) dan ClCH2OCH3 (klorometil metil eter). Sebagai contoh, gugus hidroksi metil pada 7.27 perlu di proteksi dan di konversi menjadi turunan O-MOM,7.28. reaksi selanjutnya menghasilkan alcohol primer baru yang kemudian diproteksi sebagai O-benzil eter (pada 7.29). proteksi OH pada 7.27 sebagai turunan MOM (pada 7.28) dan OH yang lain sebagai benzil eter (7.29)selanjutnya di ikuti pelepasan gugus O-MOM.Salah satu gugus pelindung asetal yang paling umum adalah 2-metoksi etoksimetil eter (-O-CH2OCH2CH2OCH3,MEM). Gugus MEM di ikat oleh alcohol setelah alcohol di konversi menjadi alkoksida (umumnya dengan NaH dalam THF atau DMF). Gugus MEM juga stabil pada pereaksi-pereaksi seperti terhahdap O-MOM dan O-MTM. Gugus MEM sensitive terhadap asam Lewis dan dapat di pecah dengan asam kuat berair (PH<1). Gugus MEM juga dapat melindungi alcohol tersier.Variasa gugus MEM adalah 2-(trimetilsilil) etoksi metil eter (-O-CH2OCH2CH2

-Si(CH3)3,SEM). Tipe lain dari gugus pelindung asetal adalah etil eterr tersubtitusi. Anggota yang paling umum adalah 1-etoksil-etil eter (O-CH(OCH2CH3)CH3, O-EE). Sebagai contoh,

shibasaki menggunakan gugus EE untuk melindungi, sementara gugus hidroksil pada 7.31

diubah menjadi 7.32 dengan reaksi wittig. Pelepasan gugus EE dengan asam asetat berair

menhasilkan 7.33.

Permasalahan:

1.      Bagaimana melindungi gugus fungsi yang mirip dalam satu senyawa?

2.      Bagaimana cara memilih gugus pelindung yang baik?

3.      Bagaimana cara menanggulangi adanya alcohol dan amina dalam molekul yang sama?