FUNCTIONAL GROUP MANIPULATION

FUNCTIONAL GROUP MANIPULATION

   Untuk reaksi keton, alkodol, ester, skunder dan seterusnya sangatlah penting untuk dapat diperkenalkan suatu gugus fungsi tertentu ke dalam suatu gugus fungsi molekul atau interkonversi dalam suatu molekul untuk memanfaatkan reaksi khusus yang tersedia bagi mereka. Untuk memanipulasi kelompok-kelompok fungsional, pertama-tama diperlukan untuk dapat mengidentifikasi, memahami tingkat ikatan, oksidasi reaksi, dan mengenali perubahan ikatan yang diperlukan untuk mengubah satu kelompok fungsional menjadi kelompok lain. Salah satu gugus fungsi yang sering dimanipulasi adalag gugus fungsi alkohol hal ini diarenakan tidak hanya banyak senyawa penting dan pharmaccuticals mengandung kelompok alkohol, tetapi kelompok alkohol dapat dibuat dari banyak kelompok lainnya dan dikonversi ke banyak kelompok fungsional.

PROTECTION GROUP (Kamayan, Y., dan Higuchi, T. 2006)

Suatu gugus pelindung atau gugus pelindung dimasukkan ke dalam suatu molekul dengan modifikasi kimia dari gugus fungsi untuk memperoleh alkosivitas dalam suatu reaksi kimia berikutnya. Beberapa senyawa organik memiliki bagian tertentu yang tidak dapat bertahan dari serangan reagan yang dibutuhkan. Oleh karena itu bagian ini harus dilindungi. Sebagai contoh, lithium aluminium hidrida adalah reagen yang sangat reaktif tetapi bermanfaat yang mampu mereduksi ester ke alkohol. Ihal ini akan selalu bereaksi dengan kelompok karbonil, dan ini tidak dapat dihalangi dengan cara apa pun. Ketika pengurangan ester diperlukan di hadapan karbonil, serangan hidrida pada karbonil harus dicegah. Misalnya, karbonil diubah menjadi asetal, yang tidak bereaksi dengan hidrida. Asetal kemudian disebut gugus pelindung untuk karbonil. Setelah langkah yang melibatkan hidrida selesai, kemudian asetal akan dihilangkan (dengan mereaksikannya dengan asam berair), untuk mendapatkan kembali karbonil asli, langkah inilah disebut pelindung.

Gugus Pelindung Alkohol:

• Asetil (Ac) : dihapus oleh asam atau basa.
• Benzoyl (Bz) : dihapus oleh asam atau basa, lebih stabil daripada gugus Ac.
• Benzyl (Bn) : dihapus oleh hidrogenolisis. Kelompok Bn secara luas digunakan dalam gula dan kimia nukleosida.
• Β-Methoxyethoxymethyl ether (MEM) : dihapus oleh asam.
• Dimethoxytrityl, [bis- (4-methoxyphenyl) phenylmethyl] (DMT) : dihapus oleh asam lemah. Kelompok DMT secara luas digunakan untuk melindungi kelompok 5'-hidroksi dalam nukleosida, khususnya sintesis inoligonukleotida.
• Methoxytrityl [(4-methoxyphenyl) diphenylmethyl] (MMT) : dihapus oleh asam dan hidrogenolisis.
• p -Methoxybenzyl ether (PMB) : dihapus oleh asam, hidrogenolisis, atau oksidasi.
• Methylthiomethyl ether : dihapus oleh asam.
• Pivaloyl (Piv) : dihapus oleh asam, basa atau agen reduktan. Ini secara substansial lebih stabil daripada gugus pelindung asil lainnya.
• Tetrahydropyranyl (THP) : dihapus oleh asam.
• Tetrahidrofuran (THF) : dihapus oleh asam.
• Trityl (triphenylmethyl, Tr) : dihapus oleh asam dan hidrogenolisis.
• Silyl eter (yang paling populer termasuketetetiletililil (TMS), tert-butyldimethylsilyl (TBDMS), tri-iso-propylsilyloxymethyl (TOM), dan triisopropylsilyl (TIPS) eter) : dihapus oleh asam atau ion fluoride. (seperti NaF, TBAF (tetra-n-butylammonium fluoride, HF-Py, atau HF-NEt₃)). Kelompok TBDMS dan TOM digunakan untuk melindungi fungsi 2'-hidroksi dalam nukleosida, khususnya sintesis inoligonukleotida.
• Etil lemak : pembelahan oleh TMSI dalam diklorometana atau asetonitril atau kloroform. Metode alternatif untuk memotong metil eter adalah BBr₃ di DCM.

Gugus pelindung paling sederhana untuk alkohol yaitu metil eter (-OCH₃). Alkohol yang direaksikan dengan basa (umumnya NaH dalam THF atau DMF) akan menghasilkan alkoksida. Reaksi selanjutnya dengan iodometan menghasilkan metil eter, yang merupakan S_N2 dan umumnya disebut sintesis eter Williamson. Metil eter stabil terhadap basa kuat, nukleofil, organologam, hidrogenasi, oksidator (kecuali benzilik eter) dan reduktor hidrida. Metil eter stabil pada pH 1-14. Metil eter dapat dipecah oleh HI pekat, sedangkan trimetilsilil iodida dapat memecah pelindung alkohol dalam kloroform dan pada suhu yang relatif tinggi. Asam lewis seperti boran tribromida (BBr₃) juga memecah eter menjadi alkohol.

Metoksi metil (CH₃OCH₂- atau MOM) dan tetrahydropyranyl (THP) termasuk kelompok eter (contohnya gugus hidoksil diproteksi dengan memberikan eter MOM), namun sebenarnya merupakan contoh dari asetal yang yang dihidrolisis dengan asam. Gugus MOM dibentuk dengan mereaksikan alkohol dengan basa (seperti NaH dan THF) dan klorometil eter (ClCH₂CH₃) yag sangat reaktif. Gugus THP dibentuk dengan mereaksikan alkohol dengan dihidropiran (DHP). Metoksi metil eter (O-MOM) merupakan gugus yang sensitif terhadap asam, dan stabil pada kisaran pH 4-12. Selain itu O-MOM stabil terhadap nukleofilik dan pereaksi organologam, hidrida, hidrogenasi-katalitik (kecuali Pt dalam media asam), dan oksidasi, namun dapat bereaksi dengan HCl dalam metanol. Contohnya yaitu sebagai berikut:

            Gugus pelindung asetal lainnya yaitu 2-metoksi etoksimetil eter (-O-CH₂OCH₂CH₂OCH₃, MEM). Gugus MEM diikat oleh alkohol setelah alkohol dikonversi menjadi alkoksi (umumnya NaH dalam THF aau DMF). Gugus MEM juga stabil pada pereaksi-pereaksi seperti terhadap O-MOM. Gugus MEM sensitive terhadap asam lewis dan dapat dipecah dengan asam kau berair (pH<1). Gugus MEM juga dapat melindungi alkohol tersier. Gugus MEM  dapat selektif dihilangkan dengan trimetilsilil iodida dalam asetronitril tanpa mempengaruhi metil eter atau gugus ester.

Pertanyaan !!!

1.    Mengapa untuk melepaskan gugus pelindung alkohol berupa MOM dari produk harus menggunakan HCl (asam kuat) ?

Kamayan, Y., dan Higuchi, T. 2006. “"Metabolism of 3,4-dimethoxycinnamyl Alcohol and Derivatives by Coriolus Versicolor". FEMS Microbiology Letters. Vol 24 (2–3).