GUGUS PELINDUNG

GUGUS PELINDUNG

Pengertian Sintesa Organik

Senyawa organik pada umumnya dihasilkan oleh organisme hidup (makhluk hidup). Dalam tubuh makhluk hidup senyawa organik disintesa melalui proses biosintesa dan dikatalisis oleh biokatalis yang disebut enzim yang sangat spesifik. Biosintesa lebih dikenal dengan nama metabolisme dengan proses in vivo, sehingga produk sintesanya dikenal dengan nama metabolit. Ada dua jenis hasil metabolisme yaitu metabolit primer yang fungsinya jelas (Biokimia) dan metabolit sekunder yang fungsinya belum jelas pada makhluk hidup (senyawa hasil alam =natural product)

Kandungan senyawa organik khususnya metabolit sekunder dalam makhluk hidup pada umumnya relatif rendah padahal kebutuhan akan senyawa-senyawa organik untuk berbagai kepentingan terus meningkat, sehingga ahli kimia organik berusaha mensintesa senyawa yang sama, mirip atau berfungsi mirip di laboratorium (in vitro). Meniru proses in vivo di laboratorium (in vitro) tentu sangat sulit sehingga prosesnya lebih tepat bila disebut sebagai proses semi sintetik. Proses semi sintetik mencakup transformasi metabolit primer dan sekunder menjadi senyawa lain yang lebih bermanfaat.

Di laboratorium kimia organik tentu saja ahli kimia organik sintetik sangat intens melakukan penelitian semisintetik. Demikian juga halnya ahli kimia indutri telah banyak menghasilkan produk sintetik seperti berbagai surfaktan, pupuk kimia, bahan-bahan farmasi, polimer (aneka plastik), zat warna, pestisida, bahan pewangi dan parfum, deterjen dan berbagai bahan desinfektan dan lain-lain.

Berbagai cara telah dilakukan oleh para ahli agar sintesa senyawa organik semakin maksimal dan semakin banyak jenis senyawa organik yang dihasilkan melalui proses sintetik.

Pedoman yang sangat penting untuk mencipta suatu sintesis dengan pendekatan diskoneksi adalah dua hal sebagai berikut :

1.   Analisis

a.    Mengenal gugus fungsional dan molekul target (MT)

b.    Melakukan diskoneksi dengan metode yang berhubungan dengan reaksi-reaksi yang mungkin

c.    Memastikan bahwa reagen pereaksi hasil pemutusan (sinton) tersedia sebagai starting material

2.   Sintesis

a.    Membuat rencana berdasarkan analisis starting material dan konsisi sintesis

b.    Bila tidak berhasil dalam sintesa dilakukan pengkajian ulang analisis.

Dengan demikian hal yang mutlak harus dipahami agar sukses dalam melakukan sintesis dengan pendekatan diskoneksi adalah memahami reaksi-reaksi senyawa organik maupun jenis-jenisnya serta mekanisme-mekanismenya.

Pendekatan Diskoneksi Beberapa Golongan Senyawa Organik

a.    Senyawa aromatic

Reaksi terhadao senyawa aromatik khususnya derivat benzena adalah substitusi elektrofilik, sehingga analisis didasarkan pada reaksi tersebut.

b.    Senyawa Organo Halida

Terdapat dua macam senyawa organo halida yaitu organo halida aromatik (Ar-X) dan halida alifatik (R-X). Untuk halida aromatik, melalui halogenasi (X2) yang umumnya adalah Cl2 dan Br2 dengan katalis AlX3 atau FeX3. Sedangkan untuk halida alifatik reaksi sintesanya lazim melalui reaksi substitusi nukleofilik. Walapun halida adalah merupakan nukleofil yang relatif lemah namun dengan penggunaan katalis akan dapat mengganti gugus (-OH) dari suatu alkohol. Reaktivitas alkohol adalah : tersier > sekunder > primer. Katalis yang biasa digunakan adalah asam yang akan memprotonasi gugus (-OH), menjadi H2O+ yang merupakan suatu gugus pergi yang sangat baik

c.    Senyawa alcohol

Alkohol lazin disintesa dengan mereaksikan senyawa karbonil dengan pereaksi Grignard (R-MgX) dengan reaksi umum sebagai berikut:

1.    Formaldehida + R-MgX Alkohol 1

2.    Aldehid + R-MgX Alkohol 2

3.    Keton + R-MgX Alkohol 3

Untuk alkohol 1 maka gugus samping (-R) dari alkohol tergantung dari pereaksi Grignard, sedangkan untuk alkohol 2 dan 3 tergantung pada pereaksi serta aldehid dan ketonnya

d.   Senyawa Eter dan Tioeter (Eter Sulfida)

Golongan eter (R-O-R) dan tioeter (R-S-R) mempunyai struktur yang mirip karena baik O maupun S berada pada satu golongan pada SPU yaitu golongan VIA. Sintesa eter paling lazim adalah melalui mekanisme Sn yang dikenal dengan sintesa Williamson dengan (RO = alkoksi atau PhO = fenoksi) sebagai nukleofil)

e.    Senyawa Karbonil

Senyawa karbonil adalah merupakan turunan atau derivat asam karboksilat melalui jalur sintesa melalui pendekatan diskoneksi.

f.     Senyawa alkena

Sintesa alkena adalah melalui jalur eliminasi dan yang umum adalah eliminasi air dari suatu alkohol (dehidrasi) atau dehidrogenasi (eliminasi HX). Sesuai dengan Hukum Sayitzev maka alkena yang banyak substituennya akan lebih muda terbentuk (stabilitas termodinamika)

Kemoselektivitas dan Gugus Pelindung

Reaksi kemoselektif artinya bahwa pereaksi hanya bereaksi dengan gugus fungsional yang dikehendaki (tertentu) atau hanya bereaksi sampai pada tahapan tertentu atau menghasilkan suatu produk dengan stereokimia tertentu (stereoselektif).

Pada prakteknya kemoselektivitas ini dilakukan dengan cara melindungi gugus yang tidak dikehendaki untuk berekasi dengan suatu gugus pelindung (protecting group). Pada akhir reaksi gugus pelindung dilepaskan dengan suatu pereaksi tertentu.

Gugus Pelindung

         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.

Syarat pemilihan gugus pelindung :

1.    Mudah dimasukkan dan dihilangkan

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

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

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

Penghilangan gugus pelindung dapat terjadi karena :

1.    Solvolisis dasar penguraian oleh pelarut. (hidrolisis dan alkoholisis)

2.    Hidrogenolisis

3.    Logam berat

4.    Ion fluoride

5.    Fotolitik

6.    Asam/basa

7.    Elektrolisis

8.    Eliminasi reduktif

9.    β-eliminasi

10. Oksidasi

11. Substitusi nukleofilik

12. Katalisis logam transisi

13. Enzim

Misalnya, dalam konversi etil 5-okso-hexanoat (1.76) menjadi 6-hidroksi-2-hexanon (1.77), diperlukan untuk memblokir gugus keton pertama dan kemudian gugus ester berkurang dengan LiAlH4. Gugus keton dilindungi sebagai asetal karena gugus asetal tidak bereaksi dengan reduktor LiAlH4. Pada tahap akhir gugus asetal dihilangkan dengan pnambahan asam. Keseluruhan skema transformasi ini diberikan dalam Skema 1.17.

Alkil eter dan alkoksialkil

Eter tetrahidropiranil yang stabil untuk basis dan perlindungan akan dihapus oleh asam-katalis hidrolisis. Misalnya, geraniol (1.60) dilindungi sebagai geraniol tetrahidropiranil eter (1.80) di hadapan piridinium p-toluenesulfonate (PPTs) reagen. Ini adalah eter dibelah dengan PPTs di ethanol 39 hangat (Skema 1.19).

Eter silil

Alkohol bereaksi cepat dengan trialkilsilil klorida (R3SiCl) untuk memberikan trialkilsilil ethers59 (ROSiR3) dengan adanya basis  amina  seperti  trietilamina,  piridin,  imidazole   atau   2,6-lutidine   (Tabel  1.2).   Tidak seperti 3-alkil halida, klorida trialkilsilil (R3SiCl) menjalani substitusi nukleofilik dengan mekanisme yang mirip dengan SN2 tersebut. Anion enolat yang diperoleh  dari  alkohol bereaksi dengan klorida trialkilsilil (R3SiCl), menghasilkan eter trialkilsilil (R3SiOR) oleh substitusi pada oksigen. Kekuatan luar biasa dari Si-O obligasi dikombinasi lagi C-Si panjang ikatan (Crowding kurang sterik) berfungsi untuk menstabilkan transisi seperti yang ditunjukkan dalam Skema 1,28.

Gugus pelindung diol secara umum

Diol (1,2 dan 1,3) secara umum melindungi O,O-asetal dan ketal. Asetal adalah senyawa dengan struktur umum RR1 C (OR2) (OR3), dimana R dan R1 mungkin adalah H (tapi tidak diperlukan), tetapi R2 dan R3≠ H. Ketal adalah bagian dari asetal dimana baik R maupun R1 adalah H.

Gugus pelindung amina secara umum

Gugus pelindung Imida dan amida: Kelompok ftalimida telah berhasil digunakan untuk melindungi gugus amino. Pembelahan dari N-alkilftalimida (1,81) mudah dilakukan dengan hidrazin, dalam larutan panas atau dalam dingin untuk waktu yang lama untuk memberikan 1,82 dan amina. Basa-katalis hidrolisis N-alkilftalimida 1.81 juga memberikan yang sesuai amina (Skema 1,32).

Berikut contoh reaksi dari gugus pelindung;

Sintesis alkohol dari ketoester,

Apabila molekul mengandung beberapa gugus fungsional yang mirip, mungkin perlu dilindungi dengna cara yang berbeda.

Tabel Gugus Pelindung

Gugus	Gugus Pelindung	Penambahan	Penghilangan	Ketahanan Gugus Pelindung	Pereduksi Gugus Pelindung
Aldehid (RCHO)	Asetal (RCH(OR’)2)	R’OH, H*	H*/H2O	Nukleofil, basa, reduktor	Elektrofil, oksidator
Keton	Asetal (ketal)		H*/H2O	Nukleofil, basa, reduktor	Elektrofil, oksidator
Asam (RCOOH)	Ester RCOOMe RCOOEt RCOOCH2Ph RCOOBu-t RCOOCH2CC3 Anion RCOO-	CH2N2 EtOH/H* PhCH2OH/H* H*, t-BuOH/H Cl3CCH2OH Basa	HO*/H2O H2, kat atau HBr H* Zn.MeOH Asam	Basa lemah, elektrofil Nukleofil	Basa kuat, nukleofil, reduktor Elektrofil
Alkohol (ROH)	Eter ROCH2Ph Asetal THP MEM Ester RCOOR’	PhCH2Br Basa R’COCl Piridina	H2, kat/HBr H*/H2O ZnBr2 NH3, MeOH	Elektrofil, basa, oksidasi Basa Basa Elektrofil, basa, oksidasi	HX(X-nukleofil) Asam Asam Nukleofil
Fenol Ar-OH	Eter ArOMe Asetal ArOCH2Ome	Me2SO4 K2CO3 MeOCH3Cl Basa	HI, HBr atau BBr3 HOAc, H2O	Basa, elektrofil lemah Basa, elektrofil lemah	Serangan oleh elektrofil pada cincin Serangan oleh elektrofil pada cincin
Amina R-NH2	Amida RNHCOOR’ Uretan RNHCOOR’ Flalimida	R’OCOCl Kloroformat R’OCOCl Anhidrida ftalat	HO-/H2O H+/H2O R’=CH2Ph H2, kat/HBr R’=Bu-t H+ NH2NH2	Elektrofil Elektrofil Elektrofil	Basa, nukleofil Basa, nukleofil
Tiol			HO-/H2O	Elektrofil	Oksidasi
RSH	AcSR	RSH + AcCl +Basa	HO-/H2O	Elektrofil	Oksidasi

Sumber : 

Sitorus, Marham. 2008. Kimia Organik Fisik. Graha Ilmu. Yogyakarta.

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

Warren, Stuart. 1983. Periptaan Sintesis Organik. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.