DEPROTEKSI GUGUS FUNGSI DALAM SINTESIS SENYAWA ORGANIK

DEPROTEKSI GUGUS FUNGSI DALAM SINTESIS SENYAWA ORGANIK

    Pada pembahasan kali ini, kita akan membicarakan tentang deproteksi gugus fungsi dalam sintesis senyawa organik. Sebelumnya, apa itu deproteksi? Jika di pembahasan sebelumnya kita membicarakan tentang proteksi, maka deproteksi memiliki kaitan dengan proteksi. Deproteksi dimaknai sebagai suatu proses reaksi penghilangan gugus pelindung dalam molekul. Deproteksi terjadi setelah produk yang diinginkan mengandung gugus pelindung, sehingga tahap selanjutnya dilakukan penghilangan gugus pelindung tersebut untuk mendapatkan produk yang diinginkan. Secara singkat, deproteksi terjadi setelah proteksi. Pada pembahasan kali ini, akan dibahas mengenai deproteksi asetal, ketal, dan alkohol.

1. Deproteksi asetal

Asetal merupakan gugus pelindung untuk gugus aldehid. Diberikan suatu contoh berikut ini :

    Dalam reaksi di atas, suatu senyawa mengandung gugus keton dan aldehid. Pada reaksi (1), ketika senyawa direaksikan dengan reagen NaBH₄, baik gugus keton dan aldehid akan tereduksi atau bereaksi dengan reagennya sehingga menghasilkan senyawa dengan dua gugus alkohol. Ini mengartikan NaBH₄ tidak bersifat selektif karena mempengaruhi kedua gugus fungsi senyawa, sehingga bukan termasuk gugus pelindung. Pada reaksi (2), ketika senyawa diberikan gugus pelindung berupa 1,2 diol dalam suasana asam dengan reagen NaBH₄ menunjukkan hanya gugus keton yang bereaksi menghasilkan gugus –OH. Gugus aldehid tidak terlibat reaksi karena merupakan gugus fungsi yang lebih reaktif daripada keton dalam senyawa tersebut, sehingga aldehid akan menjadi gugus fungsi yang dilindungi oleh gugus pelindung. Dalam proses deproteksi senyawa ini, berikut mekanisme reaksinya :

a. Protonasi

· Tahap awal, atom O pada aldehid akan mengalami protonasi oleh H⁺ (asam). Dengan demikian, karbon pada aldehid akan jauh lebih reaktif.

·  Kemudian, direaksikan dengan 1,2 diol (gugus pelindung). Dengan demikian, karbon pada aldehid akan terprotonasi kembali oleh gugus O pada alkohol, dan akan terbentuk zat perantara yang mengandung gugus pelindung pada aldehid. Di mana gugus O pada aldehid bermuatan positif.

·    Kemudian, zat perantara mengalami transfer proton untuk melepaskan air pada gugus pelindung.

·  Karena atom O⁽⁺⁾ cukup reaktif, maka dapat mereduksi ikatan O lainnya, sampai pada akhirnya akan terbentuk senyawa dengan aldehid yang dilindung.

b.    Deproteksi

·  Kemudian, senyawa direaksikan dengan NaBH₄ dalam suasana asam dengan air. Sehingga, karbonil akan terprotonasi oleh H⁺.

·    Kemudian, karena atom O⁽⁺⁾ cukup reaktif, maka dapat mereduksi ikatan O lainnya.

·  Karena dalam suasana berair, maka atom O pada H₂O dapat mereduksi ikatan karbon pada gugus pelindung, sehingga akan terbentuk atom O⁽⁺⁾ pada gugus pelindung yang cukup reaktif.

·   Dilakukan transfer elektron, sehingga atom O dapat mereduksi ikatan O lainnya dan melepaskan H₂O serta gugus pelindung lepas (mengalami deproteksi).

·   Terbentuklah produk yang diinginkan dengan gugus –OH dan aldehid, 1,2 diol dan air. 

2.  Deproteksi ketal

Ketal merupakan gugus pelindung pada gugus fungsi Keton. Untuk membahas deproteksi ketal, mari kita simak contoh berikut ini 

    Pada contoh tersebut, dapat kita lihat adanya gugus keton dan ester pada senyawa. Diantara kedua gugus fungsi tersebut, gugus keton jauh lebih reaktif daripada ester karena stertik hiperkonjungsi. Dari gambar, pada reaksi (1) terlihat reagen Grignard bereaksi dengan gugus keton menghasilkan gugus –OH. Hal ini terjadi karena reagen akan bereaksi dengan gugus yang lebih reaktif dalam senyawa, di mana dalam hal ini adalah keton. Pada reaksi (2), terlihat gugus keton tidak bereaksi dan hanya gugus ester yang bereaksi. Dalam hal ini, produk yang diinginkan adalah produk pada reaksi (2), maka dalam reaksinya diperlukan suatu gugus pelindung dan deproteksi. 

    Pada reaksi (1), reagen Grignard akan mereduksi ikatan karbon yang mengandung gugus keton, dan atom O sendiri akan mengalami protonasi, sehingga akan menghasilkan produk pada gambar.

    Pada reaksi (2), terjadi 2 tahap reaksi, yaitu tahap proteksi dan tahap deproteksi. Pada tahap proteksi, mulanya senyawa akan direaksikan dengan reagen yang mengandung gugus pelindung yaitu 1,2-diol sehingga akan membentuk senyawa dengan gugus fungsi keton telah dilindungi. Selanjutnya, direasikan dengan reagen Grignard, sehingga karena gugus fungsi keton dilindungi reagen akan bereaksi dengan gugus fungsi ester dengan cara mereduksi ikatannya. Kemudian, untuk menghasilkan produk yang diinginkan dilakukan tahap deproteksi. Di mana pada tahap deproteksi produk sebelumnya akan direaksikan dengan katalis asam (H⁺). Dengan demikian, H⁺ akan mereduksi gugus pelindung dan terjadi pelepasan air menghasilkan produk yang diinginkan.

3. Deproteksi alkohol

a. THP (Tetrahydropyranyl Ether)

    Berdasarkan reaksi diatas, senyawa alkohol direaksikan dengan THP dengan katalis TsOH dalam suasana garam asam anhidrat. Mulanya akan terjadi reaksi proteksi atau perlindungan gugus –OH oleh THP, di mana akan terjadi perpindahan elektron atom O ke ikatan di sebelahnya sehingga akan membentuk atom O yang kekurangan elektron. Lalu, ikatan rangkap akan menangkap proton dari asam, sehingga terbentuk ikatan rangkap di sebelah atom O yang kekurangan elektron. Kemudian, atom O yang kekurangan elektron akan direduksi oleh elektron ikatan rangkap dan atom O alkohol akan mereduksi ikatan, sehingga terbentuk produk R-O-THP (produk dengan gugus –OH terlindungi). Selanjutnya, tahap kedua, deproteksi dengan menggunakan reaktan yang selektif pada gugus pelindung (dapat dilihat pada gambar). Sehingga ketika direaksikan, reaktan hanya akan bereaksi dengan gugus pelindung dan menyisakan senyawa alkohol yang diharapkan.

b. MOM (Methoxy Methyl Ether)

    Pada gambar di atas, untuk alkohol dengan atom C primer dan sekunder menggunakan metoksi metil klorida, sedangkan pada alkohol dengan atom C tersier menggunakan metoksi metil iodida sebagai gugus pelindung –OH. Hal ini terjadi karena iodida lebih reaktif, dan pada karbon tersier akan terjadi kerumunan sterik sehingga memerlukan reaktan yang lebih reaktif, dalam hal ini iodida agar lebih cepat bereaksi.\

    Ketika senyawa alkohol direaksikan dengan MOM dalam suasana asam, elektron atom O akan mereduksi ikatan sehingga kekurangan elektron membentuk R-O^- . Kemudian, atom H pada asam akan mereduksi H pada alkohol. Selanjutnya, R-O^- akan mereduksi CH₂ membentuk ikatan sehingga terbentuk senyawa R-O-MOM, dan atom halida akan lepas dari ikatan dan bermuatan negatif. Untuk tahap deproteksi, digunakan reagen yang selektif dengan gugus pelindung MOM (dapat dilihat pada gambar), sehingga dapat menghasilkan senyawa alkohol yang diinginkan.

c.  MEM (Methoxy Ethoxy Methyl Ether)

    Pada gambar, mulanya tom O akan mereduksi ikatan sehingga kekurangan elektron membentuk R-O^- dan mereduksi CH₂ pada MEM dan klorin akan lepas dari ikatan sebagai gugus pergi_, kemudian H akan direduksi oleh reagen dan akan terbentuk senyawa alkohol yang terlindungi yaitu R-O-MEM. Kemudian, pada tahap deproteksi senyawa R-O-MEM akan direaksikan dengan reagen yang selektif dengan gugus pelindung (lihat pada gambar) dan akan menghasilkan produk akhir senyawa alkohol.

d. MIP (Methoxy Isopropoxy Ether)

    Pada gambar, mulanya MIP dalam suasana asam akan memprotonasi atom H⁺ sehingga akan menghasilkan karbokation dan akan direduksi oleh atom O pada alkohol menghasilkan produk R-O-MIP. Kemudian, mengalami deprotonasi dengan reagen yang selektif (lihat gambar) menghasilkan kembali senyawa alkohol.

e.  BOM (Benzenoxy Methyl Ether)

    Mulanya, atom O pada alkohol akan mereduksi ikatan menghasilkan R-O^- yang kekurangan elektron, kemudian atom H akan direduksi oleh reagen  sehingga lepas dari ikatan. Kemudian, R-O^- akan mereduksi BOM dan klorin akan lepas dari ikatan sebagai gugus pergi. Dengan demikian, terbentuk produk R-O-BOM. Selanjutnya deproteksi produk dengan gugus pelindung menggunakan reagen yang selektif  (lihat pada gambar) menghasilkan senyawa alkohol kembali.

PERMASALAHAN :

1.  Mengapa pada reaksi (2) di dalam contoh deproteksi asetal, senyawa perlu direaksikan dulu dalam suasana asam dan diproteksi kembali dalam suasana asam? 

2. Pada deproteksi alkohol dengan gugus pelindung THP, apa saja yang perlu diperhatikan

3. Pada deproteksi alkohol dengan gugus pelindung MIP, mengapa asam mereduksi ikatan rangkap sehingga menghasilkan karbokation?

Berikut ini link YouTube pembahasan materi ini  : https://youtu.be/VJq0tAvEQYs