KIMIA ORGANIK SINTESIS

GUGUS PELINDUNG (KEMOSELEKTIVITAS)

  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. Contohnya adalah Oksidasi alkohol primer sampai menjadi aldehid dan Reduksi senyawa bergugus fungsi jamak alkena dan karbonil. Atau dengan kata lain gugus pelindung merupakan suatu gugus fungsi yang memiliki fungsi tertentu yaitu untuk melindungi suatu gugus sehingga nantinya gugus tersebut tidak ikut bereaksi dengan pereaksi atau pelarut selama proses sintesis.

  Gugus pelindung adalah gugus yang digunakan untuk melindungi gugus tertentu supaya tidak turut bereaksi dengan pereaksi atau pelarut selama proses sintesis. Tujuan adanya proteksi suatu senyawa yaitu untuk melindungi gugus suatu senyawa supaya tidak turut bereaksi dengan pereaksi atau pelarut selama proses sintesis. sehingga tidak terjadi deproteksi yaitu penghilangan atau reduksi gugus pelindung menjadi gugus fungsi awal yang dilindungi. Pada akhir reaksi gugus pelindung dilepaskan dengan suatu pereaksi tertentu.. Ada tiga  persyaratan yang harus dipenuhi oleh suatu gugus pelindung sebagai berikut :

1.    Mudah dimasukkan dan dikeluarkan

2.   Resisten terhadap reagen yang akan menyerang gugus fungsional yang tidak terlindungi.

3.    Resisten terhadap semuajenis reagen lain yang mirip, yang dapat menyerang gugus yang tidak terlindungi.

  Didalam sintesis organik terdapat suatu istilah yaitu, Deproteksi. Deproteksi merupakan suatu keadaan dimana adanya penghilangan (reduksi) suatu gugus pelindung sehingga berubah menjadi suatu gugus fungsi awal. Berikut beberapa cara dalam pemilihan gugus pelindung, diantaranya;

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.

Gugus pelindung seharusnya tidak mengganggu reaksi yang dilakukan sebelum dihapus.

Adanya penghilangan gugus pelindung dapat terjadi karena beberapa hal, diantaranya;

1.         Solvolisis dasar penguraian oleh pelarut (contoh: Hidrolisis, 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

Beberapa gugus pelindung untuk gugus fungsional senyawa organik dan cara mengeluarkannya, ketahanan dan reaksinya adalah :

Dalam sintesis, masalah kemoselektivitas seringkali ditemukan, misalnya molekul yang akan direaksikan mengandung dua (2) gugus fungsi yang reaktif padahal kita hanya menginginkan salah satu dari kedua gugus fungsi tersebut yang bereaksi, maka kemoselektivitas adalah faktor penting yang harus dipertimbangkan.

Beberapa penuntun dalam kemoselektivitas:

Garis Penuntun 1

Jika sebuah molekul terdiri dari dua gugus fungsi yang berbeda kereaktifannya, maka gugus yang lebih reaktif selalu dapat direaksikan Misalnya, pada reaksi Parasetamol. Apabila terdapat 2 gugus yang berbeda reaktivitasnya, maka gugus yang lebih reaktif yang akan bereaksi terlebih dahulu. Contoh:

Pertanyaan yang muncul adalah, gugus mana yang teralkilasi? Apakah gugus CCOH saja, apakah gugus OH saja, ataukah kedua gugus akan teralkilasi? Pada larutan alkilasi (PH > 10) kedua gugus akan terionisasi, tetapi ion fenolat jauh lebih reaktif dibandingkan ion karboksilat, sehingga hanya ion fenol yang teralkilasi.

Senyawa asam (1) yang dibutuhkan untuk sintesis anestetik Siklometikaina (2) dapat dianalisis sebagai eter menuju bahan awal yang sederhana.

Analisis :

Sintesis yang telah dipblikasikan menggunakan alkil iodida yang merupakan senyawa alkil halida sekunder, sehingga kurang reaktif. Iodida sendiri merupakan gugus pergi yang lebih baik dibandingkan klorida atau bromida.

Sintesis:

Analgesik parasetamol (3) merupakan senyawa amida sederhana, sudah seharusnya senyawa ini mudah diperoleh dengan reaksi asetilasi p-aminofenol. Dalam reaksi ini dipertahakan fenol tidak terionisasi, sehingga NH2 akan menjadi lebih reaktif dibandingkan OH (NH3 lebih nukleofilik dibandingkan air, tetapi kurang nukleofilik dibandingkan HO-).

Analisa :

Sintesis :

Garis Penuntun 2

Apabila terdapat suatu gugus fungsional yang dapat bereaksi dua kali, maka bahan awal dan produk pertama akan berkompetisi untuk menyerang reagen. Reaksi ini akan berhasil baik apabila produk pertama kurang reaktif bila dibanding bahan awal.

Senyawa klorida asam (4) dapat digunakan untuk melindungi gugus amino dalam sintesis peptida. Diskoneksi ikatan ester memberikan bahan awal yang sederhana, tetapi dalam sintesis senyawa COCl2 (fosgene) dimana hanya berekasi sekali dengan PhCH2OH. Hal ini dapat berhasil karena separuh senyawa ester (4) kurang reaktif karena dapat mengalami konjugasi (5).

Analisis :

Sintesis :

Garis Penuntun 3

Apabila 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 dengan gugus pelindung. Asam amini (6) 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 (4) dapat digunakan sebagai gugus pelindung untuk gugus NH2. Perlu dicatat bahwa senyawa (4) dapat berekasi dua kali dengan gugus amino, tetapi produk pertama (7) kurang reaktif karena lebih terkonjugasi dibanding senyawa (4).

Dalam sintesis senyawa tiol, RSH, dengan reaksi alkilasi langsung terhadap H2S merupakan reaksi yang tidak baik, hal ini disebabkan karena produk yang terbentuk mempunyai reaktivitas yang relatif sama dengan bahan awal, sehingga reaksi akan berlanjut dan menghasilkan senyawa sulfida, RSH.

Untuk membuat senyawa tiol dapat digunakan senyawa tiourea (8) sebagai aktivitas H2S yang terlindungi, garam tiouronium (9) tidak mampu bereaksi lebih lanjut dan susah terhidrolisis menjadi tiol.

Senyawa Kaptodiamina (10), suatu senyawa sedatif dan trankulaser, dapat dipakai sebagai ilustrasi untuk menerangkan peristiwa sintesis senyawa tiol (11).

Garis Penuntun 4

Apabila terdapat dua gugus yang identik, maka salah satu dari dua gugus yang identik dapat bereaksi apabila produknya kurang reaktif dibanding bahan awal. Sebagai contoh reduksi parsial dari m-dinitrobenena. Reduksi melibatkan penerimaan elektron dari reagen pereduksi. Produk hanya mempunyai satu gugus nitro sebagai penarik elektron, dengan demikian akan tereduksi lebih lambat dibanding bahan awal. Reagen pereduksi yang paling baik untuk tujuan ini adalah natrium hidrogem sulfida, NaHS.

Senyawa m-nitroanilina (15) sebagai produk mempunyai kegunaan di dalam sintesis karena gugus amino dapat digunakan untuk mengarahkan reaksi substitusi elektrofilik, dan dia sendiri dapat digunkan oleh nukleofil lain setelah diazotasi.

Garis penuntun 5 :

Satu dari dua gugus fungsional yang identik dapat bereaksi dengan satu ekivalen reagen dengan menggunakan efek statistik. Ini merupakan metode yang tidak dapat dipercaya, tetapi apabila sukses dapat mencegah gugus pelindung atau strategi yang panjang lebur. Kedua gugus harus identik dan harus terpisah satu dengan lainnya. Senyawa diol (20) dapat termonoalkilasi dengan hasil yang cukup dengan menggunakan satu ekivalen natrium dalam silena untuk memproduksi hampir seluruhnya monoanion (21). Walaupun ini akan berada dalam keseimbangan dengan dianion dari (20), dengan menambah alkil halida akan menghasilkan hidroksi eter (22) dalam jumlah cukup dan senyawa ini digunakan dalam sintesis vitamin E.

Garis penuntun 6 :

Suatu metode yang lebih dapat dipercaya untuk reaksi dua gugus fungsional yang identik adalah dengan menggunakan derivatnya yang hanya bereaksi satu kali. Sebagai contoh adalah suatu anhidrida siklik, bila anhidrida siklik, bila anhidrida telah terkombinasi satu kali dengan nukleofilik sehingga menghasilkan senyawa (23), maka produk tidak lagi reaktif. Reaksi lebih lanjut dapat tetap mempertahankan perbedaan, yaitu memberikan setengah ester dan setengah asil klorida (24),

Garis penuntun 7 :

Apabila terdapat dua gugus hampir identik tetapi tidak sempurna identiknya, seperti dalam (26) dan (27), maka jangan merencanakan gugus mana yang akan bereaksi.