Memanipulasi Gugus Fungsi (II)

MELINDUNGI GUGUS FUNGSI

Melindungi Gugus Fungsi

Gugus pelindung atau gugus proteksi adalah suatu gugus fungsional yang digunakan untuk melindungi gugus tertentu supaya tidak turut bereaksi dengan pereaksi atau pelarut selama proses sintesis kimia berlangsung. Gugus pelindung tersebut ditambahkan ke dalam molekul melalui modifikasi kimia pada suatu gugus fungsi untuk mencapai kemoselektivitas pada reaksi kimia selanjutnya. Gugus ini memainkan peranan penting dalam sintesis organik multitahap.

Dalam banyak preparasi senyawa organik, beberapa bagian spesifik pada molekul tidak dapat bertahan pada kondisi reaksi atau pereaksi yang digunakan. Sehingga, bagian tersebut, atau gugus, harus dilindungi. Contohnya, litium aluminium hidrida sangat reaktif namun merupakan pereaksi yang sangat beguna untuk mereduksi ester menjadi alkohol. Pereaksi tersebut akan mudah sekali bereaksi dengan gugus karbonil, tanpa dapat menseleksi mana gugus karbonil yang seharusnya direduksi. Ketika reduksi ester dibutuhkan namun terdapat gugus karbonil lainnya dalam molekul target, penyerangan hidrida pada gugus karbonil tersebut harus dicegah. Misalnya, karbonil tersebut diubah ke dalam gugus asetal, yang tidak bereaksi dengan hidrida. Asetal tersebut kemudian disebut sebagai gugus pelindungbagi karbonil. Setelah tahapan yang memerlukan hidrida selesai dilakukan, asetal tersebut dihilangkan (direaksikan dengan asam berair), mengembalikannya ke gugus karbonil semula. Tahapan ini disebut sebagai deproteksi.

Gugus pelindung umum digunakan dalam pekerjaan laboratorium skala kecil dan pengembangan awal dalam proses produksi industri karena penggunaannya akan menambah tahapan reaksi dan biaya material pada proses tersebut. Namun, ketersediaan unit dasar pembangun kiral yang murah mampu menanggulangi tambahan biaya tersebut (misalnya asam sikimat untuk oseltamivir).

Dalam sintesis masalah kemoselektivitas seringkali ditemukan. Misalkan,molekul yang akan direaksikan mengandung dua gugus fungsi yang reaktif.  Padahal kita hanya menginginkan salah satu dari kedua gugus fungsi tersebut yang bereaksi. Salah satu cara untuk mengatasi permasalahan ini adalah dengan menggunakan gugus pelindung.

Senyawa ketoester (1) mengandung dua gugus karbonil yang berbeda kereaktifannya. Gugus karbonil keton kereaktifannya lebih tinggi dibandingkan karbonil ester, karenanya jika senyawa tersebut direduksi akan menghasilkan alkohol (2) bukan alkohol (3). Untuk mereduksi ester menjadi alkohol,lazimnya digunakan LiAlH₄ dan NaBH₄ sebagai reduktor.

Namun produk yangdihasilkan masih dominan kearah alkohol (2) karena faktor kereaktifan. Agar alcohol yang dihasilkan adalah alkohol (3), gugus karbonil keton harus dilindungi terlebih dahulu (misalnya diubah menjadi asetal). Salah satu reaksinya adalah sebagai berikut: 

Gugus pelindung yang baik harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

1. Mudah dimasukkan dan mudah dihilangkan

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

3. Sedapat mungkin resisten terhadap berbagai macam varietas reagen.

Berikut merupakan penggolongan dari beberapa gugus pelindung, di antaranya adalah :

          Penambahan pada tabel gugus pelindung, berarti reagen yang akan di reaksikan , sedangkan penghilangan adalah mekanisme hidrolisis atau deprotonasi suatu senyawa intermediet untuk mencapai kestabilan. 
salah satu contohnya adalah pada gugus aldehid, gugus pelindung pada gugus aldehid adalah asetal sedangkan reagen yang harus di tambahkan adalah suatu alkohol dalam suasana asam dan di lanjutkan dengan hidrolisis air dalam suasana asam juga.

Proteksi asetal pada gugus keton saat proses reduksi ester, terhadap reduksinya menjadi suatu diol ketika gugus tersebut tidak dilindungi.

 

Deproteksi adalah penghilangan atau reduksi gugus pelindung menjadi gugus fungsi awal yang dilindungi. Pemilihan gugus pelindung :

1.      Mudah dimasukkan dan dihilangkan

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

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

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

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

Penghilangan gugus pelindung dapat terjadi karena:

1.    Solvolisis dasar à Penguraian oleh pelarut

contoh: Hidrolisis, Alkoholisis

2.    Hidrogenolisis

3.    Logam berat

4.    Ion fluoride

5.    Fotolitik

6.    Asam / basa

7.    Elektrolisis

8.    Eliminasi reduktif

GUGUS PELINDUNG ALKOHOL

Untuk mereduksi alkohol menjadi senyawa yang dapat menyumbangkan alkil dengan cara mengubah alkohol menjadi turunan sulfonat ester. Dalam keadaan biasa R tidak bisa disumbangkan karena gugus OH bukan leaving group yang baik.

Untuk dapat lebih memahami bagaimana gugus fungsi alkohol dapat dilindungi oleh salah satu gugus pelindung pada tabel diatas maka saya beri contoh bagaimana mekanisme reaksi gugus pelindung melindungi gugus fungsi alkohol yang dapat dilihat contoh reaksinya dibawah ini :

Kelompok pelindung digunakan dalam sintesis untuk menutupi sementara karakteristik kimia dari gugus fungsi karena mengganggu reaksi lain.Manipulasi gugus fungsi dapat mengurangi kompleksitas molekul secara signifikan

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.

permasalahan :

1. mengapa Pereaksi  akan mudah sekali bereaksi dengan gugus karbonil, tanpa dapat menseleksi mana gugus karbonil yang seharusnya direduksi ?

2. mengapa Salah satu cara untuk mengatasi permasalahan dalam memanipulasi gugus fungsi  ini harus dengan menggunakan gugus pelindung ?

3. mengapa Dalam sintesis masalah kemoselektivitas seringkali ditemukan.?