GUGUS PELINDUNG

GUGUS PELINDUNG DALAM SINTESIS ORGANIK

Dalam sintesis organik perlu dipelajari gugus pelindung karena saat ingin mereaksikan suatu reaksi dengan salah satu gugus fungsinya yang diubah seperti contoh diatas gugus-gugus fungsi yang lain perlu dilindungi oleh suatu reagen terlebih dahulu sehingga posisi gugus yang ingin diganti tepat sasarannya karena masing-masing dari gugus fungssi memilki energy kromofornya sendiri-sendiri dan yang lebih reaktif akan lebih dahulu bereaksi sehingga penting untuk melindungi gugus-gugus fungsi yang diharapkan tidak bereaksi dalam proses pereaksian suatu senyawa.

Gugus pelindung sendiri 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. 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.

Syarat pemilihan gugus pelindung :

1. Reagen harus bersifat selektif biasanya mencari energy konformasi yang kecil

2. Harus selektif dapat disingkirkandan tidak mengganggu kestabilan yang telah terbentuk

3. Tidak memilki gugus fungsi yang lain karena dikhawatirkan jika memilki gugus fungsi yang lain akan mengganggu pada kestabilan yang telah terbentuk.

Gugus pelindung yang umum digunakan

Gugus pelindung alkohol

Proteksi gugus alkohol dapat dilakukan dengan menggunakan:

Ø  Asetil (Ac) – dihilangkan dengan asam atau basa

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

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

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

Ø  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.

Ø  Eter metoksimetil (MOM) – dihilangkan dengan asam.

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

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

Ø  Eter metiltiometil – dihilangkan dengan asam.

Ø  Pivaloil (Piv) – dihilangkan dengan asam, basa atau agen pereduksi. Secara umum lebih stabil dibanding gugus pelindung asil lainnya.

Ø  Tetrahidropiranil (THP) – dihilangkan dengan asam.

Ø  Tetrahidrofuran (THF) - dihilangkan dengan asam.

Ø  Tritil (trifenilmetil, Tr) – dihilangkan dengan asam and hidrogenolisis.

Ø  Eter Silil (salah satu yang populer termasuk eter trimetilsilil (TMS), tert-butildimetilsilil (TBDMS), tri-iso-propilsililoksimetil (TOM), dan triisopropilsilil (TIPS)) – dihilangkan dengan asam atau ion fluorida. (seperti NaF, TBAF (tetra-n-butilamonium fluorida, HF-Py, atau HF-NEt₃)). Gugus TBDMS dan TOM digunakan untuk proteksi gugus 2'-hidroksi dalam nukleosida, umumnya dalam sintesis oligonukleotida.

Ø  Eter metil – pembelahan dengan TMSI dalam diklorometana atau asetonitril atau kloroform. Sebuah metode alternatif untuk membelah metil eter adalah BBr₃ dalam DCM

Ø  Eter etoksietil (EE) – pembelahan lebih trivial dibanding eter sederhana misalnya dalam 1N asam klorida

Gugus pelindung amina

Proteksi gugus amina dapat dilakukan dengan menggunakan:

Ø  Gugus Karbobenziloksi (Cbz) – dihilangkan dengan hidrogenolisis

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

Ø  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]

Ø  Gugus 9-Fluorenilmetiloksikarbonil (FMOC) (umum digunakan dalam sintesis peptida fase padat) – dihilangkan dengan basa, seperti piperidin

Ø  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.

Ø  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.

Ø  Gugus Benzil (Bn) – dihilangkan dengan hidrogenolisis

Ø  Gugus Karbamat – dihilangkan dengan asam dan pemanasan sedang.

Ø  Gugus p-metoksibenzil (PMB) – dihilangkan dengan hidrogenolisis, lebih labil dibanding benzil

Ø  3,4-Dimetoksibenzil (DMPM) – dihilangkan dengan hidrogenolisis, lebih labil dibanding p-metoksibenzil

Ø  Gugus p-metoksifenil (PMP) – dihilangkan dengan amonium serium(IV) nitrat (CAN)

Ø  Gugus Tosil (Ts) group – dihilangkan dengan asam pekat (HBr, H₂SO₄) & agen pereduksi kuat (natrium dalam amonia cair atau natrium naftalenida)

Ø  Gugus Troc (trikloroetil kloroformat) – dihilangkan dengan penambahan Zn dalam asam asetat

Ø  Gugus Sulfonamida lain (Nosil & Nps) – dihilangkan dengan samarium iodida, tributiltin hidrida

Gugus pelindung karbonil

Proteksi gugus karbonil dapat dilakukan dengan menggunakan:

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

Ø  Asilal – dihilangkan dengan asam Lewis.

Ø  Ditian – dihilangkan dengan garam logam atau agen pengoksidasi.

Gugus pelindung asam karboksilat

Proteksi asam karboksilat dapat dilakukan dengan menggunakan:

Ø  Ester metil – dihilangkan dengan asam atau basa.

Ø  Ester benzil – dihilangkan dengan dehidrogenolisis.

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

Ø  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.^[6]

Ø  Ester silil – dihilangkan dengan asam, basa dan pereaksi organologam.

Ø  Ortoester – dihilangkan dengan asam sedang yang berair membentuk ester, dihilangkan berdasarkan sifat ester tersebut.

Ø  Oksazolin – dihilangkan dengan asam kuat panas (pH < 1, T > 100 °C) atau basa (pH > 12, T > 100 °C), namun tidak misalnya LiAlH₄, pereaksi organolitium atau pereaksi Grignard (organomagnesium)

Gugus pelindung fosfat

Proteksi gugus fosfat dapat dilakukan dengan menggunakan ^[1]:

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

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

Gugus pelindung alkuna terminal

Ø  Alkohol propargil dalam reaksi Favorskii,

Ø  Gugus silil, khususnya pada proteksi asetilena.

Aplikasi industri

Meskipun penggunaan gugus pelindung tidak disukai dalam sintesis industri, mereka masih digunakan dalam konteks industri, misalnya:

• Ø  Oseltamivir (Tamiflu, obat antivirus) disintesis oleh Roche
• Ø  Sukralosa (pemanis)

Berikut ini adalah salh satu contoh dari aplikasi gugus pelindung ;

Dimana pada contoh ingin mengubah gugus karboksilat menjadi alkohol sehingga adanya gugus keton akan menganggu dalam proses penggantian oleh karena itu gugus keton di lindungi dengan reagen yang bersifat selektif terlebih dahulu yang dalam proses akhir reaksi pelindung dapat dihilangkan dengan reaksi tertentu.

DAFTAR PUSTAKA

WWW.WIKIPEDIA.COM

http://andikaphewhe.blogspot.co.id/2014/07/sintesis-organik-gugus-pelindung.html

Warren, Stuart.1981. Sintesis Organik Pendekatan Diskoneksi. Yogyakarta: Gajah Mada University Press.

Warren, Stuart.1931. Sintesis Periptaan Sintesi Organik. Yogyakarta: Gajah Mada University Press.