Deproteksi Gugus Fungsi Dalam Sintesis Kimia Organik

 

Deproteksi Gugus Fungsi Dalam Sintesis Kimia Organik

Sintesis Organik merupakan ilmu yang memudahkan kimiawan melakukan penelitian dalam sintesis senyawa organic sehingga sintesis organic merupakan Suatu proses pembuatan senyawa organik,baik metabolit primer maupun metabolit sekunder melalui proses semi sintetik.

 

Ada tiga tantangan yang harus dipenuhi dalam merancang sebuah sintesis untuk senyawa tertentu:

1.      Kerangka atom karbon atau kerangka kompleks yang diinginkan harus dirakit /ditentukan /disusun terlebih dahulu

2.      Gugus fungsional yang menjadi cirri senyawa yang diinginkan harus diperkenalkan atau dirubah (ditranformasikan) dari gugus lain pada posisi yang tepat

3.      Jika muncul pusat stereogenik, maka harus diperbaiki dengan cara yang tepat

 

Seperti yang telah kita ketahui bahwa gugus proteksi mempunyai peranan yang sangat penting dalam sintesis kimia organic yang mana gugus pelindung ini biasa digunakan untuk melindungi gugus tertentu agar gugus tadi tidak ikut serta bereak dengan pereaksi atau pelarut selama proses kimia tersebut berlangsung.

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, suatu 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 hal ini disebabkan apabila suatu senyawa direaksikan dengan asam maka gugus pelindungnya akan hlang dengan sendirinya), selanjutnya setelah penambahan selesai maka kemudian dilanjutkan dengan mengembalikannya ke gugus karbonil semula. Maka tahapan yang demikian ini disebut sebagai deproteksi.

Sehingga adapun perbedaan antara proteksi dan deproteksi adalah proteksi merupakan gugus pelindung yang berperan ataupun yang berfungsi untuk melindungi gugus tertentu kemudian sedangkan deproteksi memiliki peranan yaitu sebagai penghilang gugus pelindung sehingga gugus yang dilindungi pada proses sintesis kimia yang berlangsung tadi kembali seperti semula.

Adapun hal yang menyebabkan terjadi penghilangan gugus pelindung adalah sebagai berikut :

a)      ·          Solvolisis dasar penguraia pelarut (sebagai contoh yaitu hidrolisis)

b)      ·          Hidrogenolisis

c)      ·          Logam berat

d)      ·         Ion fluorida

e)       ·        Asam atau basa

f)        ·         Elektrolisis

g)       ·         Eliminasi reduktif  

h)       ·         β-eliminasi

i)        ·        Oksidasi

j)        ·         Substitusi nukleofilik

k)       ·         Katals logam transisi

l)        ·          Enzim

Contohnya :

Misalnya untuk gugus keton atau karbonil digunakan gugus pelindung dengan dasar reaksi antara aldehid dan  keton sehingga akan menghasilkan asetal dan reaksi antara alkohol dan keton akan menghasilkan ketal.

Mekanisme reaksi:

Tahap 1

Tahap pertama ini merupakan reaksi penambahan gugus pelindung (proteksi) terhadap gugus keton dengan menggunakan reagen etanadiol dan menggunakan pelarut TsOH dan benzene yang mana fungsinya yaitu untuk mengdeaktifasi gugus karbonil (C=O) pada ester (alkil alkanoat) sehingga gugus pelindung tidak melindungi gugus karbonil pada ester tapi melindungi gugus keton. Berikut ini adalah struktur TsOH:

Dapat dilihat bahwa pada tahap ini gugus pelindung sudah terbentuk yaitu berupa ketal –yang dapat bertahan dengan adanya penambahan pada reduktor dan mudah juga dilepaskan atau diproteski menggunakan asam kalor. Hal tersebut adalah syarat dari suatu gugus yang akan menjadi gugus fungsi yang mana untuk menjadi gugus pelindung maka gugus tersebut harus mudah dimasukkan dan mudah juga untuk dihlangkan. Berikut ini merupakan mekanisme dari tahap 1 :

Pada mekanisme tersebut terlihat bahwa O memiliki muatan yang negative maka dapat menyerang karobil yang miliki muata positif sehingga ikatan pada O itu lepas maka demikian O memjadi muatan negative sehingga natinya O ini akan dapat mengikat H pada OH. Setelah prose situ selesai maka tahap selanjutnya adalah menghilangkan molekul air atau biasa yang kita sebut dengan proses reaksi dehidrasi yang nantinya gugus ketal akan dapat terbentuk.

Tahap 2

Tahap ini adalah terjadinya reaksi reduksi oleh LiAlH4 sehingga akan menjadi senyawa alkohol. Berikut mekanisme reaksinya :

Tahap 3

Tahap yang terakhir yaitu penghilangan gugus pelindung sehingga gugus fungsi dapat kembali seperti awal proses ini dikenal dengan nama deproteksi. Berikut mekansme reaksinya :

Pada tahap ini OH dari ar memiliki muatan negative sehingga dapat menyerag H yang berada disebelah atom O maka dari proses tersebut ikatan O yang disebelahnya menjadi rangkap dan ikatan O yang satu lagi akan terlepas dengan terlepasnya ikatan tersebut sehingga O memiliki muatan yang  negative sehingga O yang ini akan mengikat H dari air yang menyebabkan etanadiol lepas maka terbentuklah gugus keton tadi seperti sediakala atau seperti semula.

 

Permasalahan :

1.      Mengapa penghilangan atau pemutusan gugus pelindung harus dilakukan dalam suatu gugus fungsi?

2.      Jelaskan setelah gugus fungsi dilindungi mengapa dilakukan deproteksi?

3.      Pada contoh yang telah saya berikan tadi yaitu pada mekanisme tahap 1, mengapa gugus pelindung tidak melindungi gugus karbonil pada ester tapi melindungi gugus keton?

Link youtube : https://youtu.be/nNWGu0E12bM

k