GUGUS FUNGSI PELINDUNG

GUGUS FUNGSI PELINDUNG

Gugus pelindung atau gugus proteksi biasanya memiliki peranan sebagai suatu gugus fungsional yang digunakan untuk melindungi gugus tertentu agar tidak dapat bereaksi dengan suatu pereaksi ataupun pelarut selama proses sintesis kimia organik berlangsung. Gugus fungsi ini juga berfungsi memblokade suatu gugus yang reaktif dengan mentransformasikannyamenjadi gugus fungsi baru yang tidak akan menggganggu gugus fungsi atau senyawa lainnya.

GUGUS FUNGSI YANG UMUM DIGUNAKAN :

A.    Gugus pelindung  alkohol

Dalam pengembangan gugus pelindung untuk gugus fungsi mengindifikasikan bagian molekul mana yang dapat mengganggu. Dalam hal ini adalah alkohol, bagian molekul yang hampir selalu mengganggu adalah dari keasaman hidrogen gugus O-H. Jika gugus OH tersebut menggangu suatu sintesis, maka OH harus dikonversi menjadi gugus fungsi lain (O-X), tetapi reaksi ini harus dapat berlangsung dan menghasiilkan prodak yang tinggi pada kondisi normal. Gugus fungsi baru (dikenal sebagai gugus fungsi pelindung) ini harus tahan terhadap semua pereaksi yang digunakan selama sintesis berlangsung, harus mudah lepas, dan pada kondisi reaksi yang sedang berlangsung tidak mengganggu gugus fungsi lain.

Alkohol memilki dua reaksi utama yang cocok terhadap kriteria tersebut yaitu konversi alkohol menjadi eter, biasanya berlangsung dalam hasil yang tinggi dan memberikan produk yang relatif inert. Karena sifat inert inilah. Maka kondisi yang dibutuhkan untuk memecah eter harus sangat kuat. Cara lain adalah mengkonversi alkohol menjadi asetal asiklik atau ketal. Juga sangat mungkin mengubah alkohol menjadi eter dalam kondisi normal, dengan mudah mengembalikannya menjadi alkohol dengan cara menghidrolisis eter.

Proteksi gugus alkohol dapat dilakukan dengan menggunakan^:

1. Proteksi eter dan asetal

Gugus pelindung ini umumnya untuk alkohol adalah metil eter (-CHO₃). Gugus pelindung eter lain adalah benzil eter (-OCH₂Ph, O-Bz) yang dibuat dengan mereaksikan alkoksida dari alkohol dengan benzil bromida atau klorida.

Contoh : pada sintesis monensin, mula-mula suatu alkohol dikonversikan menjadi benzil eter dengan pereaksi KH dan benzil bromida. Gugus alilik OH akan menggganggu proses pembentukan gugus OCH₃ karena gugus OH primer juga dapat bereaksi dengan KH/CH₃I. Kemudian hibrobonasi, oksidasi dan metilasi yang kemudian dilanjutkan dengan protonasi (Hidrogen/Paladium).

   2. Proteksi diol

1,2 diol termasuk alkohol, tetapi kedudukan hidroksil berdekatan sehingga dapat diproteksi sebagai ketal siklik. Bila 1,2-diol seperti 2,3-butanadiol bereaksi dengan keton seperti aseton, dengan adanya katalis asam, maka akan dibentuk 1,3-dioksolan. Ketal yang dibentuk dari aseton, sering disebut dengan asetonida (isopropilidena). 1,3-diol akan menghasilkan cincin lingkar-6 asetonida, yaitu merupakan turunan 1,3-dioksana. Cara umumnya pembentukan asetonida adalah reaksi diol dengan 2-metoksi-1-propena dengan adanya asam seperti anhidrous HBr, atau reaksi diol dengan aseton dengan adanya katalis asam. 

            3. Proteksi aldehid dan keton

Sama dengan gugus alkohol, untuk memperoleh keton dan aldehid dilakukan karena gugus karbonil yang merupakan dari gugus fungsi yang dapat mennganggu selama reaksi berlangsung. Reaksi umunya dari karbonil adalah adisi nukleofilik asil. Oksigennya dapat berfungsi sebagai basa dengan adanya asam yang sesuai yang akan menghasilkan karbokation yang distabilkan oleh oksigen dan memungkinkan terjadinya reaksi subtitusi. Untuk itu perlu dilakukan pencegahan terhadap reaksi tersebut dengan mengkonversikan gugus karbonil menjadi ketal atau asetal, dengan menggunakan pereaksi alkohol atau diol yang menghasilakn ditioketal atau ditioasetal.

Suatu ketal dan asetal dibentuk dengan mereaksikan karbonil dengan metanol atau etanol pada kondisi anhidrous dengan adanya katalis asam (asam klorida atau asam toluena sulfonat) untuk membentuk dimetil (dietil) ketal atau asetal dari keton atau aldehid. 

Contoh :

Sintesis dengan menggunakan asetal untuk memproteksi aldehid pada senyawa sebagai alkena. Aldehid diperoleh kembali dengan menambahkan asam p-toluena sulfonat berair.  

B.   Gugus pelindung amina

Kemajuan paling penting dalam bidang sintesis peptida dilakukan oleh Bergmann dan Zervas pada 1932. Mereka memperkenalkan benziloksikarbonil sebagai gugus pelindung pada amina, sering disingkat sebagai Cbz atau notasi satu huruf, Z (berasal dari nama Zervas). Asam amino yang dilindungi dalam bentuk benzoiloksikarbonil merupakan suatu ester karbamat yang memiliki atom nitrogen yang tidak bersifat nukleofilik dan tidak reaktif dalam pembentukan ikatan peptida.

Tiga gugus fungsi terakhir adalah amina. Bagian gugus ini yang dapat mengganggu adalah sifat basa dan sifat nukleofil pasangan elektron bebasa pada nitrogen. Jika elektron-elektron tersebut diikat oleh gugus alkil (membentuk garam amonium), maka reaksi yang umum melibatkan amina (alkilasi, kebasahan, dan oksidasi) dapat dicegah. Namun demikian, garam amonium jarang digunakan sebagai gugus pelindung, karena spesies yang digunakan tidak cocok bereaksi.

 Tiga cara yang paling umum digunkan untuk memproteksi gugus amina meliputi :

a. Konversi amina primer dan sekunder menjadi amina tersier (umumnya benzil atau trialkil silil)

    b.  Konversi menjadi amida (karbamat)

c.  Konversi menjadi sulfonamida.

Yang dipaparkan sebgai berikut :

      1.   Gugus pelindung N-alkil

Gugus alkil lain yang digunakan untuk melindungi nitrogen adalah benzil (N-CH₂Ph, N-Bz). Amina direaksikan dengan benzil klorida atau benzil bromida, biasanya dengan adanya basa seperti kalium karbonat atau hidroksida. Gugus ini stabil pada keadaan asam dan basa serta terhadap nukleofilik, organologam, hidridam dan asam lewis. Ikatan N-C dapat diputus dan dapat dihidrogenolisis dengan hidrogenasi katalitik atau pelarutan logam. Cara lainya dengan mereaksikan dengan natrium dalam amonia cair.

                                                                                                                                  

      2. Gugus pelindung N-asil

Amida merupakan gugus pelindung yang paling umum diguankan untuk memproteksi amina. N-asetil merupakan gugus pelindung amida yang sudah dikenal baik dan N-asilamina dikenal merupakan turunan asetamida (N-COCH₃, N-Ac). Reaksi antara anhidrida asetat atau asetil klorida dengan amina, dengan adanya basa seperti piridin atau trietilamina, akan menghasilkan asetamida.

 Contoh :

Sintesis yang menggunakan gugus N-Asetil yang dikonversikan. Ikatan N-H indol merupakan ikatan N-H khusus seperti yang ditunjukka  pada gugus N-benzil, tetapi gugus tersebut dapat bereaksi jika atom nitrogen yang lebih reaktif tidak ada. Reduksi, klorinasi dan konversi hasil dari nitril kemudian diikuti dengan hidrolisis terhadap nitril. Kemudian, konversi asetamida menjadi amina merupakan serangkaian proteksi dalam mensintesis lasersat. 

              3. Gugus pelindung N-karbomat

Gugus pelindung lain untuk nitrogen adalah karbamat (N-CO-OR). Banyak gugus pelindung yang dikembangkan untuk memprotonasi asam amino pada sintesis peptida. Salah satu yang dikenal adalah t-butil karbamat (t-butoksikarbonil, N-CO-OC(CH₃), N-BOC).  Senyawa yang akan bereaksi dengan amonia melalui trietilamina, menghasilkan turunan N-BOC. Gugus ini sensitif dengan terhadap asam kuat. Biasanya dilepaskan dengan mereaksikannya pada HCl berair atau dengan asam trifluoroasetat.

Contoh :

Proteksi asam amino sebagai turunan BOC. Penggantian tosilat dengan nukleofil belerang dilanjutkan dengan deproteksi dengan asm trifluoroasetat pada suhu kamar selama 30 menit. Menghasilkan amina dan gugus hidroksil diganti dengan gugus tiol. 

C.   Gugus pelindung Karboksil

Proteksi terhadap gugus karboksil biasanya dilakukan dengan mengubah gugus karboksil menjadi ester. Ester ini harus bersifat non reaktif dalam proses pembentukan ikatan peptida tetapi mudah dihilangkan selama proses pemanjangan rantai peptida atau pembentukan produk akhir yang terdeproteksi. Terdapat dua jenis turunan ester yang sering digunakan sebagai gugus pelindung, yaitu benzil ester dan t-butil ester. Gugus benzil dapat dihilangkan dengan HF, sementara t-butil dihilangkan dengan asam trifloro asetat (TFA), memperlihatkan  struktur benzil ester dan t-butil ester dari glisin.

https://id.wikipedia.org/wiki/Gugus_pelindung

Sastrohamidjojo,Hardjojo dan H.D Pranowo.2009. Sintesis senyawa organik.Jakarta:Erlangga

Irwansyah.2010.  Studi struktur self-assembly peptida ampifil.Jakarta