Gugus proteksi ( gugus pelindung)

Tahapan sintesis dapat dilakukan dengan terlebih dahulu analisis pengenalan gugus fungsional yang ada pada molekul target yang terkait dengan reaksi-reaksi kimia organik yang memungkinkan. Berdasarkan penentuan diskoneksi yang akan dilakukan dapat dilakukan secara langsung atau dilakukan pengubahan gugus fungsi terlebih dahulu atau manipulasi gugus fungsi yang dengan ini memungkinkannya untuk dilakukan sintesis.
      Berikut merupakan cara yang dapat dilakukan untuk manipulasi gugus fungsi dalam sintesis organik:

GUGUS PELINDUNG

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.

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.

      Tabel gugus pelindung:

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 dibutuhkan apabila pada reaksi sintesis diinginkan yang berekasi adalah gugus yang kurang reaktif dari dua gugus fungsional yang berbeda, atau apabila produk pertama dari suatu reaksi mempunyai satu gugus fungsional yang sama atau lebih reaktif dibandingkan bahan awal, maka gugus yang lebih reaktif harus dilindungi dengangugus pelindung.

A. Metoksietoksimetil (MEM)
        Pada reaksi berikut ini dilakukan proteksi gugus OH pada molekul yang mengandung lebih dari 1 gugus fungsional hal ini bertujuan untuk mensintesis asam gibberellat yang membutuhkan triol (15) yang mempunyai gugus OH bebas oleh karena itu perlu dilindugi dengan gugus MEM. Pada (13) terjadi ozonisasi ikatan rangkap, memasukkan dan melindungi gugus OH baru yang yang kemudian di deprotonasi dengan CF3CO2H untuk menghilangkan MEM.

Gugus pelindung yang baik adalah MOM (Metoksi Metil), MOM eter dapat dibuat dari alkohol atau fenol dengan MOMCl (Metoksi Metil Klorida) atau MOMOAc (Metoksi Metil Asetat). Metoksi metil (MOM) dapat di deproteksi dengan asam. 

Secara umum, asam encer dalam ko-solven organik telah terbukti efektif. Penggunaan asam lemah Pyridinium p-Toluenesulfonate dalam refluks t-BuOH atau 2-butanon sangat efektif untuk melepas MOM eter dari alkoholalilik.

.

Reaksi diatas menunjukkan bahwa gugus MOM dapat dilepas dengan menggunakan asam Trifluoroasetat anhidrat dengan adanya asetonida yang biasanya dilepas dengan asam berair (asam encer).

B.   MEM

Gugus pelindung asetal lainnya yaitu 2-metoksi etoksimetil eter (-O-CH2OCH2CH2OCH3, MEM). Gugus MEM diikat oleh alkohol setelah alkoholdikonversi menjadi alkoksi (umumnya NaH dalam THF aau DMF). Gugus MEM juga stabil pada pereaksi-pereaksi seperti terhadap O-MOM. Gugus MEM sensitive terhadap asam lewis dan dapat dipecah dengan asam kau berair (pH<1). Gugus MEM juga dapat melindungi alkohol tersier. Gugus MEM dapat selektif dihilangkan dengan trimetilsilil iodida dalam asetronitril tanpa mempengaruhi metil eter atau gugus ester.

 C.  Oxidation and reduction protocols

Oksidasi senyawa organik merupakan keadaan terjadinya pembentukan ikatan antara karbon dan atom yang lebih elektronegatif (biasanya O, N, atau halogen) atau dengan pemutusan ikatan antara karbon dan atom kurang elektronegatif (biasanya H) sehingga dapat menghilangkan kerapatan elektron pada karbon yang disebabkan oleh. Sebaliknya, reduksi organik menghasilkan penguatan kerapatan elektron pada karbon yang disebabkan oleh pembentukan ikatan antara karbon dan atom yang kurang elektronegatif atau dengan pemutusan ikatan antara karbon dan atom yang lebih elektronegatif. 

Oksidasi mengurangi densitas elektron pada karbon dengan :

-         Membentuk salah satu dari  : C-O; C-N; C-X

-         Memutuskan ikatan            : C-H

Reduksi meningkatkan kerapatan elektron pada karbon dengan :

-         Membentuk                        : C-H

-         Memutuskan salah satu dari : C-O; C-N; C-X

Berdasarkan definisi ini, maka reaksi klorinasi metana untuk menghasilkan klorometana adalah oksidasi karena ikatan C-H rusak dan terbentuk ikatan C-Cl. Sedangkan, pada konversi alkil klorida menjadi alkana melalui pereaksi Grignard diikuti oleh protonasi adalah reduksi karena ikatan C-Cl rusak dan terbentuk ikatan baru C-H. 

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 :

Permasalahan :

1.bagaimana sebab terjadinya penghilangan gugus pelindung ?  Dan Apa syarat gugus pelindung yang baik?

2.  pada penggunaan gugus pelindung MEMdigunakan untuk melindungi gugus alkohol, bagaimana jika dalam suatu sintesis terdapat 2 gugus alkohol yang akan dilindung, apakah MEM dapat melindungi kedua gugus tersebut?

3. Kenapa gugus MOM dapat dilepas dengan menggunakan asam ? apakah bisa diganti dengan basa ?