gugus fungsi ( 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. 

Oksidasi dan reduksi pada aldehid dan keton

Aldehid dan keton sama-sama mempunyai gugus karbonil (C=O). Dengan demikian, sifat fisika dan kimia keduanya hampir sama. Aldehid dan keton dapat dikenai reaksi reduksi maupun oksidasi, dan menghasilkan senyawa organik golongan lain.

Reaksi oksidasi terhadap aldehid menggunakan reagen oksidator yang bervariasi akan menghasilkan asam karboksilat. Oksidator yang paling umum digunakan untuk aldehid adalah kalium dikromat. Aldehid juga dapat teroksidasi menjadi asam karboksilat oleh oksigen bebas di udara.

Senyawa golongan keton sukar dioksidasi menggunakan oksidator apapun, termasuk kalium dikromat dan oksigen molekuler. Aldehida mudah dioksidasi sedangkan keton tidak bisa dioksidasi

Aldehida direduksi menghasilkan alkohol primer, sedangkan keton menghasilkan alkohol sekunder.

Reduksi ikatan rangkap C=O lebih sulit direduksi daripada ikatan rangkap C=C. Dengan demikian, jika suatu senyawa mengandung gugus C=O dan C=C dikenai reaksi reduksi, maka C=C akan tereduksi terlebih dahulu.

Pembuatan Aldehid

• Oksidasi Alkohol Primer

Oksidasi alkohol primer dengan katalis Ag/Cu, reaksi ini dalam industri digunakan untuk membuat formaldehida/formalin.

RCH2OH           RC(OH)2           RC=OH

• Destilasi kering garam Na- karboksilat dengan garam natrium format.

natrium karboksilat + asam format        alkanal + asam karbonat
RCOONa + HCOONa         RC=OH + Na2CO3

• Dari alkilester format dengan pereaksi Grignard (R-MgI)

HCOOR + R-MgI          RC=OH + RO-MgI

RC(OH)2           RC=OH

Aldehida adalah golongan senyawa organik yang memiliki rumus umum R-CHO. Beberapa reaksi yang terjadi pada aldehida antara lain:

• Oksidasi

Aldehida adalah reduktor kuat sehingga dapat mereduksi oksidator-oksidator lemah. Perekasi Tollens dan pereaksi Fehling adalah dua contoh oksidator lemah yang merupakan pereaksi khusus untuk mengenali aldehida. Oksidasi aldehida menghasilkan asam karboksilat. Pereaksi Tollens adalah larutan perak nitrat dalam amonia. Pereaksi ini dibuat dengan cara menetesi larutan perak nitrat dengan larutan amonia sedikit demi sedikit hingga endapan yang mula-mula terbentuk larut kembali. Pereaksi Tollens dapat dianggap sebagai larutan perak oksida (Ag2O). aldehida dapat mereduksi pereaksi Tollens sehingga membebaaskan unsur perak (Ag).

Reaksi aldehida dengan pereaksi Tollens dapat ditulis sebagai berikut :

REAKSI OKSIDASI PADA ALKOHOL

Alkohol sederhana mudah terbakar membentuk gas karbondioksida dan uap air. Oleh karena itu, etanol digunakan sebagai bahan bakar (spiritus). Reaksi pembakaran etanol sebagai berikut:

C₂H₅OH_(l) + 3O_2(g) → 2CO_2(g) + 3H₂O_(g) + kalor     

Dengan zat-zat pengoksidasi sedang, seperti larutan K₂Cr₂O₇ dalam lingkungan asam, alkohol teroksidasi sebagai berikut :

1.      Reaksi oksidasi alkohol primer

akan menghasilkan alkanal (aldehida), jika dibiarkan beberapa lama, maka proses oksidasi akan berlanjut menghasilkan suatu asam karboksilat. Jika kita ingin memperoleh aldehida dari proses oksidasi ini, maka secepatnya dilakukan destilasi untuk menghindari proses oksidasi berlanjut.

senyawa dengan 2 gugus OH terikat pada suatu atom karbon bersifat tidak stabil, dan terurai dengan melepaskan1 molekul air. Jadi, senyawa yang terbentuk pada reaksi diatas segera terurai sebagai berikut:

Etanal yang dihasilkan dapat teroksidasi lebih lanjut membentuk asam asetat. Hal ini terjadi karena oksidasi aldehida lebih mudah daripada oksidasi alkohol.

2.      Reaksi oksidasi alkohol sekunder

Alkohol sekunder dioksidasi menjadi keton. Tidak ada reaksi lebih lanjut yang terjadi seperti pada oksidasi alkohol primer. Sebagai contoh,, jika alkohol sekunder, 2-propanol, dipanaskan atau dioksidasi, maka akan terbentuk 2-propanon.

Perubahan-perubahan pada kondisi reaksi tidak akan dapat merubah produk yang terbentuk.

Jika anda melihat kembali tahap kedua reaksi alkohol primer, anda akan melihat bahwa ada sebuah atom oksigen yang "disisipkan" antara atom karbon dan atom hidrogen dalam gugus aldehid untuk menghasilkan asam karboksilat. Untuk alkohol sekunder, tidak ada atom hidrogen semacam ini, sehingga reaksi berlangsung lebih cepat.

 3.      Reaksi oksidasi alkohol tersier

 Alkohol-alkohol tersier tidak dapat dioksidasi oleh natrium atau kalium dikromat(VI). Bahkan tidak ada reaksi yang terjadi. Alkohol tersier yaitu tak teroksidasi dalam suasana basa. Jika dicoba oksidasi dalam larutan asam, alkohol tersier mengalami dehidrasi dan kemudian alkenanya teroksidasi.

Jika anda memperhatikan apa yang terjadi dengan alkohol primer dan sekunder, anda akan melibat bahwa agen pengoksidasi melepaskan hidrogen dari gugus -OH, dan sebuah atom hidrogen dari atom karbon terikat pada gugus -OH. Alkohol tersier tidak memiliki sebuah atom hidrogen yang terikat pada atom karbon tersebut.

Anda perlu melepaskan kedua atom hidrogen khusus tersebut untuk membentuk ikatan rangkap C=O.

Reaksi-reaksi alkohol:
1. Deprotonasi
Melalui proses deprotonasi, alkohol dapat berperan sebagai asam lemah yang dapat menghasilkan garam alkoksida dari reaksi dengan basa kuat seperti natrium hidrida atau senyawa logam aktif seperti natrium. Reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:
2 R-OH + 2 NaH→ 2 R-O–Na+ + 2H2
2 R-OH + 2 Na→ 2 R-O−Na+ + H2

2. Substitusi Nukleofilik
Secara umum gugus hidroksil pada alkohol bukan termasuk gugus pergi (leaving group). Agar reaksi substitusi nukleofilik dapat terjadi, alkohol memerlukan bantuan dari oksigen yang diprotonasi.

3. Dehidrasi
Alkohol yang dipanaskan dengan katalis asam sulfat pekat akan melepaskan molekul air (mengalami dehidrasi) membentuk eter dan alkena. Adapun yang membedakan produk yang dihasilkan adalah suhu pemanasan, dimana pemanasan pada suhu sekitar 130oC akan menghasilkan eter sedangkan pemanasan pada suhu sekitar 180oC akan menghasilkan alkena.

Reaksi dehidrasi alkohol menjadi eter dapat dituliskan sebagai:
2C2H5OH → C4H10O + H2O (2 etanol → dietil eter + air)

Reaksi dehidrasi alkohol menjadi alkena dapat dituliskan sebagai:
C2H5OH → C2H4 + H2O (etanol à etena + air)

4. Esterifikasi
Reaksi ini disebut esterifikasi karena menghasilkan produk berupa ester, dimana agar alkohol dapat menghasilkan ester, diperlukan asam karboksilat. Reaksi ini juga disebut sebagai esterifikasi Fischer. Selain asam karboksilat, reaksi ini juga memerlukan katalis berupa asam sulfat pekat melalui proses yang disebut refluks. Umumnya reaksi esterifikasi dilakukan dengan bantuan alat yang disebut Aparatus Dean-Stark. Reaksi esterifikasi dapat dituliskan sebagai:
R-OH + R’-COOH → R’-COOR + H2O

5. Oksidasi
Alkohol sederhana dapat terbakar membentuk gas karbon dioksida dan uap air. Salah satu contoh alkohol sebagai bahan bakar adalah etanol yang dikenal dengan nama spiritus. Adapun reaksinya adalah:
C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g) + kalor

Alkohol dapat teroksidasi menjadi beberapa senyawa, yaitu:

• Alkohol primer dapat membentuk aldehida dan dapat teroksidasi lebih lanjut menjadi asam karboksilat
• Alkohol sekunder dapat membentuk keton
• Alkohol tersier tidak dapat teroksidasi karena tidak adanya atom karbon karbinol, yaitu atom karbon yang mengikat gugus –OH

Contoh penggunaan alkohol dalam kehidupan sehari-hari:

• Metanol sebagai pelarut kimia, campuran untuk bahan bakar mesin, dan bahan pembuatan formalin/formaldehida (HCHO) untuk pengawet mayat dan bahan baku pembuatan polimer plastik, dll.
• Etanol untuk antiseptik (alkohol 70%), campuran untuk minuman beralkohol, bahan bakar (spiritus), pelarut kimia, campuran untuk bahan bakar, dll

REAKSI PADA ASAM KARBOKSILAT

Asam karboksilat adalah golongan senyawa organik yang memiliki rumus umum R-COOH. Beberapa reaksi yang dapat terjadi pada asam karoksilat antara lain:

A.    Reaksi dengan basa

Asam alkanoat dapat bereaksi dengan basa menghasilkan garam dan air. Reaksi ini disebut reaksi penetralan

Asam asetat                        Natrium asetat

CH3COOH +  NaHCO3           →       CH3COONa + H2O + CO2

                          Asam asetat      natrium bikarbonat       Natrium asetat

Garam natrium atau kalium dari asam karboksilat suhu tinggi dikenal sebagai sabun. Sabun natrium disebut sabun keras, sedangkan sabun kalium disebut sabun lunak. Sebagai contoh, yaitu natrium stearat (NaC₁₇H₃₅COO) dan kalium stearat (KC₁₇H₃₅COO).

Asam alkanoat tergolong asam lemah, semakin panjang rantai alkilnya, semakin lemah asamnya. Jadi, asam alkanoat yang paling kuat adalah asam format, HCOOH. Asam format mempunyai Ka=1,8x10^-4. Oleh karena itu, larutan garam natrium dan kaliumnya mengalami hidrolisis parsial dan bersifat basa.

B. Reaksi dengan alkanol

Reaksi antara asam karboksilat dengan alkanol akan menghasilkan suatu ester. Suatu ester asam karboksilat adalah suatu senyawa yang mengandung gugus CO₂R. Reaksi ini dikenal dengan reaksi esterifikasi.

Reaksi ini biasanya dikatalisis oleh asam dan merupakan reaksi kesetimbangan.

Reaksi umum:

RCOOH + R’OH → RCOOR’ + H2O

Contoh reaksi :

asam alkanoat dapat bereaksi dengan alkohol menghasilkan senyawa ester.

1)      CH₃COOH + CH₃–OH → CH₃COOH CH₃ + H₂O

Asam Etanoat Metanol Metil Etanoat

2)      CH₃CH₂COOH + CH₃CH₂–OH → CH₃CH₂COO CH₃ + H₂O

Asam Propanoat Etanol Etil Propanoat

C. Reaksi reduksi

Reaksi reduksi dapat terjadi pada alkanoat menggunakan reduktor litium alumunium hidrida (LiAlH₄). Produk reaksinya adalah senyawa alkanol.

Contoh :

Permasalahan 

1. Dari artikel diatas disebutkan bahwa Etanal yang dihasilkan dapat teroksidasi lebih lanjut membentuk asam asetat. Hal ini terjadi karena oksidasi aldehida lebih mudah daripada oksidasi alkohol. l.mengapa demikian?Apakah hal tersebut berkaitan dengan gugus fungsi yang berbeda?
2. mengenai alokohol tersier yaitu tak teroksidasi dalam suasana basa. Jika dicoba oksidasi dalam larutan asam, alkohol tersier mengalami dehidrasi dan kemudian alkenanya teroksidasi. mengapa bisa demikian? Dan bagaimana prosesny sehingga mengalami dehidrasi dan alkenanya teroksidasi?

3. Pada asam karboksilat, semaikn panjang rantai alikilnya, semakin lemah asamnya. Dan asam alkanoat yang paling kuat adalah asam format (HCOOH). Jadi yang ingin saya tanyakan jikalau rantai alkilnya bercabang bagaimana sifat keasamannya? Apakah semakin lemah atau sebaliknya?

Menggonta ganti gugus fungsi yang bersifat heteroatom

Sebagian besar molekul organim memiliki ikatan σ C–C and C–H. Ikatan ini bersifat kuat, nonpolar, dan tidak mudah terputus. Molekul-molekul organik memiliki ciri khas berupa sifat struktural sebagai berikut:

• Heteroatom–atom selain karbon atau hidrogen. Heteroatom pada umumnya adalah nitrogen, oksigen, sulfur, fosfor dan halogen.
• Ikatan π. Sebagian besari ikatan π terdapat pada ikatan rangkap dua C–C dan C–O.

Sifat struktural inilah yang membedakan suatu molekul organik dengan molekul lainnya. Sifat ini menentukan geometri, sifat fisik dan reaktivitas suatu molekul, dan termasuk dalam apa yang disebut sebagai gugus fungsional.

Dalam kimia organik, setiap atom selain karbon atau hidrogen dalam molekul organik disebut heteroatom, dimana hetero-berarti "berbeda baik dari karbon atau hidrogen."

Struktur hidrokarbon dapat berfungsi sebagai kerangka dipasangnya heteroatom. Sama seperti ornamen yang memberikan karakter ke pohon natal, jadi jangan heteroatom memberikan karakter pada molekul organik. Dengan kata lain, heteroatom dapat memiliki efek mendalam pada sifat-sifat suatu molekul organik.

Molekul organik diklasifikasikan menurut kelompok kandungan fungsional mereka, sebuah kelompok fungsional didefinisikan sebagai kombinasi atom yang berperilaku sebagai sebuah unit. Sebagian besar kelompok fungsional dibedakan oleh kandungan heteroatom mereka.

Heteroatom berperan dalam menentukan sifat kelas masing-masing yang merupakan tema dasar. Ketika Anda mempelajari materi ini, fokus pada pemahaman kimia dan sifat fisik ofcompounds berbagai kelas, untuk melakukan hal itu akan memberikan penghargaan yang lebih besar dari keragaman yang luar biasa dari molekul organik dan banyak aplikasi mereka

    "Suatu heteroatom dapat memberikan reaktifitas pada suatu molekul tertentu karena heteroatom memiliki pasangan elektron bebas yang dapat membuat atom karbon menjadi kekurangan elektron. Sedangkan ikatan π memberi pengaruhnya karena sifatnya yang mudah terputus pada reaksi kimia. Suatu ikatan π membuat suatu molekul menjadi basa dan bersifat nukleofil".

• Heteroatom–atom selain karbon atau hidrogen. Heteroatom pada umumnya adalah nitrogen, oksigen, sulfur, fosfor dan halogen.
• Ikatan π. Sebagian besari ikatan π terdapat pada ikatan rangkap dua C–C dan C–O.

Etanol memiliki pasangan elektron bebas dan ikatan polar yang membuatnya bersifat reaktif dengan berbagai macam pereaksi.

Penggolongan Gugus Fungsi

Secara umum gugus fungsional atau selanjutnya disebut gugus fungsi dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu:

• Hidrokarbon
• Senyawa yang memiliki ikatan σ C–Z (Z = suatu unsur elektronegatif)
• Senyawa yang memiliki ikatan σ C=Z

Hidrokarbon

Hidrokarbon merupakan senyawa yang hanya terdiri dari unsur karbon dan hidrogen. Ikatannya dapat bersifat alifatik maupun aromatik.

1. Hidrokarbon alifatik. Hidrokarbon alifatik dapat digolongkan menjadi 3:
   • Alkana, hanya memiliki ikatan σ C–C dan tidak memiliki gugus fungsional, misalnya etana (CH­3CH3).
   • Alkena, memiliki ikatan rangkap dua C–C sebagai suatu gugus fungsi, misalnya etena/etilen (CH2=CH2)
   • Alkuna, memiliki ikatan rangkap tiga C–C sebagai suatu gugus fungsi, misalnya etena/asetilen (HC≡CH)
2. Hidrokarbon aromatik. Kelompok ini dinamakan demikian karena saat pertama diketahi senyawa ini memiliki karakteristik aroma yang kuat.

Hidrokarbon aromatik yang paling sederhana adalah benzen. Cincin anggota-enam dan tiga ikatan π pada benzen membentuk gugus fungsitunggal. Benzen adalah komponen dari campuran BTX (B untuk benzen) yang ditambahkan ke gasolin untuk meningkatan nilai oktan.

Ketika cincin benzen diikatkan pada gugus lain, maka disebut gugus fenil. Misalnya pada fenilsiklohekana, suatu gugus fenil terikat pada cincin sikloheksana.

Tabel di bawah ini merangkum keempat jenis hidrokarbon.

Jenis senyawa	Struktur umum	Contoh	Gugus fungsi
Alkana			–
Alkena			Rangkap dua
Alkuna			Rangkap tiga
Senyawa aromatik			Gugus fenil

Karena alkana tidak memiliki gugus fungsi, maka sifatnya tidak reaktif kecuali di bawah kondisi yang sangat drastis. Misalnya, polietilen, suatu plastik sintetik yang merupakan alkana dengan berat molekul tinggi yang terdiri dari rantai –CH2– yang terikat satu sama lain, sepanjang ratusan hingga ribuan atom. Karena merupakan alkana yang tidak memiliki sis reaktif, maka senyawa ini sangat stabil dan tidak mudah terdegradasi, namun akibatnya mampu bertahan selama bertahun-tahun di tempat pembuangan sampah.

Senyawa yang memiliki ikatanσ C–Z

Keberadaan heteroatom Z yang bersifat elektronegatif menciptakan suatu ikatan polar, memboat karbon mengalami defisiensi (kekurangan) elektron. Pasangan elektron bebas pada Z dapat bereaksi dengan proton dan elektrofil lainnya, khususnya jika Z = N atau O. berbagai senyawa sederhana dalam kategori ini telah banyak dimanfaatkan. Misalnya, kloroetana (CH3CH2Cl, umumnya disebut etil klorida) merupakan suatu alkil halida yang digunakan sebagai anestesi lokal. Kloroetana menguap dengan cepat ketika disemprotkan pada luka, menyebabkan raa dingin yang menyebabkan rasa kebas pada bagian terjadinya cedera.

Molekul-molekul yang mengandung gugus fungsi ini ada yang sederhana, namun ada pula yang sangat kompleks. Dietil eter, anestesi umum pertama yang merupakan eter sederhana dikarenakan mengandung atom O tunggal yang terikat pada dua atom C. Sedangkan hemibrevetoksin B, megnandung empat gugus eter, disamping gugus fungsi lainnya.

<dietil eter> <hemibrevetoksin B>

Senyawa yang memiliki gugus C=O

Ada banyak jenis gugus fungsi yang mengandung ikatan rangkap dua C–O (gugus karbonil). Ikatan polar C–O membuat karbon karbonil bersifat elektrofil, sedangkan pasangan elektron bebas pada O menjadikannya nukleofil dan basa. Gugus karbonil juga mengandung satu ikatan π yang lebih mudah putus dibandingkan ikatan σ C–O. Atenolol dan donepezil merupakan contoh obat yang mengandung berbagai gugus fungsi. Atenolol merupakan suatu β-bloker, suatu kelompok obat yang digunakan untuk menangani hipertensi. Sedangkan donepezil, digunakan untuk menangani demensia yang berkaitan dengan penyakit Alzheimer.

Peran dari suatu gugus fungsi tidak dapat ditentukan. Suatu gugus fungsi menentukan sifat-sifat molekul berikut:

• Ikatan dan bentuk
• Jenis dan kekuatan gaya antarmolekul
• Sifat fisik
• Tatanama
• Reaktivitas kimiawi.

• 
  
• pada suatu alkohol manipulasi gugus fungsi sangat diperlukan, yaitu bagaimana alkil yang berupa CH3 dapat disumbangkan.
• 
  
  
• 
  
• Hal ini dapat dilakukan dengan cara yaitu merubah alkohol menjadi sulfonat ester, dengan menggunakan katalis yang basa piridin.
• 
  
  
• Basa piridin digunakan sebgai katalis, dimana PEB dari nitrogen (N) akan mengikat PEB dari atom hidrogen (H).
• 
  
  
• Nitrogen akan mengikat Hidrogen, tetapi ikatan ini hanya sementara saja karena Hidrogen belum putus, karena pada toksilat ada Cl yang lebih reaktif untuk mengikat Hidrogen maka ikatan N dan H lepas sehingga piridin terbentuk kembai (katalis terbentuk kembali) sehingga Hidrogen putus dan menyebabkan oksigen bermuatan negatif (-) dan dan S bermuatan positif (+). selanjutnya O negatif akan berikatan dengan S positif, karena ikatan pada fenol terjadi resonansi sehingga ikatan akan cenderung mengarah ke fenol sehingga atom O yang terikat pada S dapat putus sehingga terbentuk sulfonat ester dan terbentuk CKarbokation metil sebagai agen pengalkilasi. 
• 
  
  
• kasus selanjutnya yaitu, bagaimana R tersier pada gambar diatas dapat menjadi agen alkilasi dan bagaimana bisa terbentuk senyawa sianida.

adapun cara-caranya adalah sebagai berikut:

1. penyumbang Cn berasal dari Trimetil Silil Klorida (Me3SiCn)
2. mengguakan katalis SnCl4, yang merupakan asam lewis karena Sn sebagai logam transisi memiliki orbital d yang kosong dimana orbital tersebut terisis oleh elektron dari Cl.

Permasalahan :

1. Mengapa suatu heteroatom memiliki dapat menentukan kan sifat kelas masing2 pada molekul organik? 

2. Bagaimana suatu reaktifitas dari heteroatom terhadap suatu molekul organik? 
3. Peran dari suatu gugus fungsi tidak dapat ditentukan,tetapi Suatu gugus fungsi menentukan sifat-sifat molekul yaitu Ikatan dan bentuk,Jenis dan kekuatan gaya antarmolekul,Sifat fisik,Tatanama,Reaktivitas kimiawi. Nah bagaimana tanggapan anda tentang pertanyaan tersebut dan bagaimana gugus fungsi menentukan sifat -sifat molekul itu tadi? 

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 ?