GUGUS PROTEKSI

MODIFIKASI GUGUS PROTEKSI

Didalam kimia organik sintesis dilakukan kemoselektivitas, dimana kemoselektivitas itu sendiri merupakan memilih suatu gugus untuk dapat mereaksikan salah satu gugus fungsional dari dua gugus yang berada pada satu molekul. Dalam prakteknya kemoselektivitas ini dapat dilakukan dengan cara melinndungi gugus yang tidak dikehendaki untuk bereaksi dengan suatu gugus pelindung.

Gugus pelindung merupakan   Reaksi kimia yang memiliki gugus fungsi lebih dari satu memerlukan reaksi selektif untuk menghindarkan terjadinya reaksi terhadap seluruh gugus fungsi yang ada akibat pengaruh dari pereaksi yang berlebihan. Dalam mendapatkan reaksi yang selektif terhadap gugus fungsi yang menjadi sasaran perubahan reaksi, maka gugus fungsi lain yang memiliki potensi untuk terserang diberi perlindungan. Perlindungan terhadap gugus fungsi yang diharapkan tidak mengalami perubahan tersebut dilakukan dengan cara melindungi gugus fungsi itu terlebih dahulu secara selektif agar tidak terserang oleh pereaksi yang diberikan. Semua gugus fungsi memiliki cara tertentu melalui penggunaan pereaksi untuk melindunginya, baik gugus karbonil, hidroksil, amino, ikatanrangkap dan gugus lainnya (Bresnick, 2003).

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

 

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.

Contoh reaksi gugus pelindung yaitu, Asam amini merupakan konstituen protein, mempunyai dua gugus fungsi yaitu COOH dan gugus NH2, dimana gugus NH2  lebih reaktif dibandingkan gugus COOH. Apabila menginginkan gugus COOH yang bereaksi maka gugus NH2 harus dilindungi. Senyawa dapat digunakan sebagai gugus pelindung untuk gugus NH2. Perlu dicatat bahwa senyawa dapat berekasi dua kali dengan gugus amino, tetapi produk pertama kurang reaktif karena lebih terkonjugasi dibanding senyawa. Reaksi nya yaitu :

Contoh sintesis alcohol dari ketoester :

Ester t-butil  sanagat mudah dihidrolisis dalam suasana asam. Ester merupakan gugus pelindung yang baik untuk melindungi alkohol dari asam.

 

Beberapa gugus pelindung untuk gugus fungsional senyawa organik, yaitu : 

Gugus	GP	Penambahan	Penghilangan	Ketahanan GP	GP bereaksi dengan
Aldehida	Aseetal	R-OH, H+	H2O/H+	Nukleofil, basa, reduktor	Elektrofil, oksidator
Keton	Ketal	R-OH, H+	H2O/H+	Nukleofil, basa, reduktor	Elektrofil, oksidator
Asam	Ester	Alkohol	H2O/H+, OH-	Basa lemah, elektrofil	Basa kuat, nukleofil, reduktor
Alkohol/Fenol	Eter	Basa	Hidrogenasi	Nukleofil	Elektrofil

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 fungsi yang sering digunakan yaitu :

1.   Gugus pelindung alkohol

Proteksi gugus alkohol dapat dilakukan dengan menggunakan

·         Asetil (Ac) – dihilangkan dengan asam atau basa (lihat gugus asetoksi).

·         Benzoil (Bz) – dihilangkan dengan asam atau basa, lebih stabil dibanding gugus Ac.

·         Benzil (Bn) – dihilangkan dengan hidrogenolisis. Gugus Bn digunakan secara luas dalam kimia gula dan nukleosida.

·         Eter β-metoksietoksimetil (MEM) – dihilangkan dengan asam.

·         Dimetoksitritil, [bis-(4-metoksifenil)fenilmetil] (DMT) – dihilangkan dengan asam lemah. Gugus DMT digunakan secara luas dalam proteksi gugus 5'-hidroksi dalam nukleosida, umumnya dalam sintesis oligonukleotida.

·         Eter metoksimetil (MOM) – dihilangkan dengan asam.

·         Methoxytrityl [(4-metoksifenil)difenilmetil] (MMT) – dihilangkan dengan asam dan hidrogenolisis.

·         Eter p-metoksibenzil (PMB) – dihilangkan dengan asam, hidrogenolisis, atau oksidasi.

·         Eter metiltiometil – dihilangkan dengan asam.

2.   Gugus pelindung amina

BOC glisin. Gugus tert-butiloksikarbonil ditandai dengan warna biru. Proteksi gugus amina dapat dilakukan dengan menggunakan.

·         Gugus Karbobenziloksi (Cbz) – dihilangkan dengan hidrogenolisis

·         Gugus Karbonil p-metoksibenzil (Moz atau MeOZ) – dihilangkan dengan hidrogenolisis, lebih labil dibanding Cbz

·         Gugus tert-butiloksikarbonil (BOC) (umum digunakan dalam sintesis peptida fase padat) – dihilangkan dengan asam kuat pekat (seperti HCl atau CF₃COOH), atau dengan pemanasan hingga >80 °C.

·         ^[3]Gugus 9-Fluorenilmetiloksikarbonil (FMOC) (umum digunakan dalam sintesis peptida fase padat) – dihilangkan dengan basa, seperti piperidin.

·         Gugus Asetil (Ac) umum digunakan dalam sintesis oligonukleotida untuk proteksi N4 dalam basa nukleat sitosin dan N6 dalam basa nukleat adenin dan dihilangkan dengan perlakuan dengan basa, lebih sering, dengan amonia berair atau gas atau metilamina. Ac terlalu stabil untuk langsung dihilangkan dari amida alifatik.

·         Gugus Benzoil (Bz) umum digunakan dalam sintesis oligonukleotida untuk proteksi N4 dalam basa nukleat sitosin dan N6 dalam basa nukleat adenin dan dihilangkan dengan perlakuan dengan basa, lebih sering, dengan amonia berair atau gas atau metilamina. Bz terlalu stabil untuk langsung dihilangkan dari amida alifatik.

·         Gugus Benzil (Bn) – dihilangkan dengan hidrogenolisis.

·         Gugus Karbamat – dihilangkan dengan asam dan pemanasan sedang.

3.   Gugus pelindung karbonil

Proteksi gugus karbonil dapat dilakukan dengan menggunakan:

·         Asetal dan Ketal – dihilangkan dengan asam. Secara normal, pembelahan asetal asiklik lebih mudah dilakukan dibanding asetal siklik.

·         Asilal – dihilangkan dengan asam Lewis.

·         Ditian – dihilangkan dengan garam logam atau agen pengoksidasi.

4.   Gugus pelindung asam karboksilat

Proteksi asam karboksilat dapat dilakukan dengan menggunakan :

·         Ester metil – dihilangkan dengan asam atau basa.

·         Ester benzil – dihilangkan dengan dehidrogenolisis.

·         Ester tert-butil – dihilangkan dengan asam, basa atau beberapa reduktan.

·         Ester fenol 2,6-disubstitusi (contohnya 2,6-dimetilfenol, 2,6-diisopropilfenol, 2,6-di-tert-butilfenol) – dihilangkan pada suhu kamar dengan metanolisis berkatalis-DBU di bawah kondisi bertekanan tinggi.

5.   Gugus pelindung fosfat

Proteksi gugus fosfat dapat dilakukan dengan menggunakan :

·         2-sianoetil – dihilangkan dengan basa sedang. Gugus ini digunakan secara luas dalam sintesis oligonukleotida.

·         Metil (Me) – dihilangkan dengan nukleofil kuat seperti tiofenol/TEA.

6.   Gugus pelindung alkuna termina

·         Alkohol propargil dalam reaksi Favorskii,

·         Gugus silil, khususnya pada proteksi asetilena.

PERTANYAAN :

1.   Bagaimana pengaruh gugus pelindung dengan laju proses sintesis?

2.   Dalam melakukan sintesis diperlukan suatu pelarut, bagaimana kriteria pelarut yang digunakan dalam sintesis?

3.   Bagaimana caranya apabila kita ingin menlindungi gugus fungsi yang spesifik. misalnya ada 1,2-dihidroksi toluen, bagaimana jika kita hanya ingin melindungi gugus OH pada posisi metanya tanpa melindungi gugus hidroksi pada posisi ortonya?