Gugus Pelindung Alkohol

GUGUS PELINDUNG DALAM SINTESIS ORGANIK

Gugus pelindung meupakan gugus fungsi yang digunakan untuk melindungi gugus tertentu agar tidak dapat bereaksi baik terhadap pereaksi maupun pelarut yang digunakan pada proses sintesis berlangsung. Dalam kajiannya, dikenal istilah deproteksi yakni penghilangan (reduksi) gugus pelindung menjadi gugus fungsi awal yang dilindungi. Gugus pelindung berfungsi dalam melindungi suatu gugus atau kelompok dalam sintesis organik yakni untuk menghilangkan reaksi samping yang tidak diinginkan. Dimana salah satu masalah utama dalam sintesis organik adalah munculnya reaksi samping yang tidak diinginkan.

Sering kali reaksi yang diinginkan muncul dan disertai dengan reaksi pada bagian lain dari molekul, yang ditandai dengan munculnya gugus fungsional baru. Kelompok fungsional ini biasanya adalah situs yang paling reaktif dalam molekul, dan sulit untuk melindungi satu kelompok fungsional lain dari reaksi terjadi. Oleh karena itu setiap sintesis yang diusulkan harus dievaluasi setiap langkahnya untuk mengetahui kemungkinan reaksi samping yang dapat muncul, hal ini karena bisa saja dapat menurunkan atau memodifikasi struktur dengan cara yang tidak diinginkan. Untuk melakukan hal ini dibutuhkan pemahaman tentang bagaimana variasi dalam struktur dapat mempengaruhi reaktivitas kimia. Pemahaman tersebut juga didukung melalui pengetahuan tentang mekanisme reaksi dan stereokimia.

            Hal-hal yang harus diperhatikan dalam memilih gugus pelindung yang akan digunakan adalah sebagai berikut:

1.      Mudah dimasukkan dan mudah pula untuk di hilangkan (dipisahkan);

2.      Tahan terhadap reagen yang digunakan untuk menyerang gugus fungsional yang lebih tidak terlindungi;

3.      Bersifat stabil dan hanya bereaksi dengan pereaksi tertentu dalam mengembalikan gugus fungsi aslinya;

4.      Tidak mengganggu proses atau jalannya reaksi sebelum di hilangkan.

Agar dapat lebih memahami bagaimana mekanise kerja gugus pelindung dapat dilihat contoh berikut ini:

Contoh sintesis alkohol dari ketoester:

Transformasi keseluruhan yang dibutuhkan dari ester menjadi alkohol primer. Dalam mereduksi ester, dibutuhkan LiAlH4, tapi hal itu akan mereduksi keton yang tidak di inginkan. Hal ini dapat dihindari jika "mengubah" keton menjadi gugus fungsional pertama yang berbeda. Secara konseptual, ini seperti mampu memberi gugus pelindung (ditampilkan di bawah) pada keton yang ingin dilindungi selama reaksi pembentukan primer, kemudian dihilangkan (deproteksi) gugus pelindungnya.

Dalam hal ini, "molekul penutup" adalah gugus pelindung. Dalam contoh ini, keton dilindungi sebagai asetal (yang merupakan eter dan tidak bereaksi dengan LiAlH4 ).

Kemudian ester di reduksi menjadi alkohol primer.

Akhirnya gugus pelindung dapat dihilangkan:

Skema secara keseluruhannya adalah sebagai berikut:

Beberapa Gugus Pelindung Yang Umum Pada Sintesis Organik

1.      Hidroksil (OH)

Perlindungan alkohol:

·         Asetil (Ac) - Dihapus oleh asam atau basa.

·         Benzoil (Bz) - Dihapus oleh asam atau basa, lebih stabil daripada kelompok Ac.

·         Benzil (Bn, BNL) - Dihapus oleh hidrogenolisis. Kelompok Bn secara luas digunakan dalam gula dan kimia nucleoside.

·         β-Methoxyethoxymethyl eter (MEM) - Dihapus oleh asam.

·         Dimethoxytrityl, [bis- (4-metoksifenil) fenilmetil] (DMT) - Dihapus oleh asam lemah. Kelompok DMT banyak digunakan untuk perlindungan dari 5 'kelompok -hydroxy di nukleosida, khususnya dalam sintesis oligonukleotida.

·         Methoxymethyl eter (MOM) - Dihapus oleh asam.

·         Methoxytrityl [(4-metoksifenil) diphenylmethyl, MMT) - Dihapus oleh asam dan hidrogenolisis.

·         p-Methoxybenzyl eter (PMB) - Dihapus oleh asam, hidrogenolisis, atau oksidasi.

·         Methylthiomethyl eter - Dihapus oleh asam.

·         Pivaloyl (PIV) - Dihapus oleh asam, basa atau agen pereduksi. Hal ini secara substansial lebih stabil dari asil melindungi kelompok lain.

·         Tetrahidropiranil (THP) - Dihapus oleh asam.

·         Trityl (trifenilmetil, Tr) - Dihapus oleh asam dan hidrogenolisis.

·         Silil eter (yang paling populer termasuk trimethylsilyl (TMS), tert-butyldimethylsilyl (TBDMS), tri-iso-propylsilyloxymethyl (TOM), dan triisopropylsilyl (TIPS) eter) - Dihapus oleh ion asam atau fluoride. (seperti NaF, TBAF (Tetra-n-butylammonium fluoride, HF-Py, atau HF-NEt₃) TBDMS dan kelompok TOM digunakan untuk perlindungan dari 2 'fungsi -hydroxy di nukleosida, khususnya dalam sintesis oligonukleotida.

·         Methyl Ether - Pembelahan adalah dengan TMSI di DCM atau MeCN atau Kloroform. Sebuah metode alternatif untuk membelah metil eter adalah BBR₃ pada DCM.

·         Ethoxyethyl eter (EE) - Pembelahan yang lebih simple dari eter sederhana misalnya asam klorida 1N

2.      Amine

Perlindungan amina:

·         Kelompok Carbobenzyloxy (CBZ) - Dihapus oleh hidrogenolisis

·         Kelompok p-Methoxybenzyl karbonil (Moz atau MeOZ) - Dihapus oleh hidrogenolisis, lebih labil dari CBZ

·         Kelompok tert-Butyloxycarbonyl (BOC) (umum dalam sintesis peptida fase padat) - Dihapus oleh terkonsentrasi, asam kuat. (seperti HCl atau CF₃ COOH)

·         Kelompok 9-Fluorenylmethyloxycarbonyl (FMOC) (umum dalam sintesis peptida fase padat) - Dihapus oleh dasar, seperti piperidin

·         Asetil (Ac) kelompok umum dalam sintesis oligonukleotida untuk perlindungan dari N4 di sitosin dan N6 di pangkalan nukleat adenin dan dihapus oleh pengobatan dengan basis, dengan amonia berair atau gas atau metilamin. Ac terlalu stabil untuk mudah dihapus dari amida alifatik.

·         Benzoil (Bz) kelompok umum dalam sintesis oligonukleotida untuk perlindungan dari N4 di sitosin dan N6 di pangkalan nukleat adenin dan dihapus oleh pengobatan dengan basis, paling sering dengan amonia berair atau gas atau metilamin. Bz terlalu stabil untuk mudah dihapus dari amida alifatik.

·         Kelompok Benzil (Bn) - Dihapus oleh hidrogenolisis

·         Kelompok karbamat - Dihapus oleh pemanasan asam dan ringan.

·         p -Methoxybenzyl (PMB) - Dihapus oleh hidrogenolisis, lebih labil dari Benzyl

·         3,4-dimethoxybenzyl (DMPM) - Dihapus oleh hidrogenolisis, lebih labil dari p-metoksibenzil

·         Kelompok p-methoxyphenyl (PMP) - Dihapus oleh Ammonium cerium (IV) nitrat (CAN)

·         Kelompok Tosyl (Ts) - Dihapus oleh asam pekat (HBr, H ₂ SO ₄₎ & agen pereduksi kuat (natrium dalam amonia cair atau natrium naphthalenide)

·         Kelompok Sulfonamida (Nosyl & Nps) - Dihapus oleh samarium iodida, tributiltin hidrida

3.      Karbonil

Perlindungan gugus karbonil:

·         Asetal dan Ketals - Dihapus oleh asam. Biasanya, pembelahan asetal asiklik lebih mudah daripada dari asetal siklik.

·         Acylals - Dihapus oleh asam Lewis.

·         Dithianes - Dihapus oleh garam logam atau zat pengoksidasi.

4.      Asam

Perlindungan asam karboksilat:

·         Ester metil - Dihapus oleh asam atau basa.

·         Benzil ester - Dihapus oleh hidrogenolisis.

·         tert -Butyl ester - Dihapus oleh asam, basa dan beberapa reduktan.

·         Silil ester - Dihapus oleh asam, basa dan reagen organologam.

·         Orthoesters - Dihapus oleh asam berair ringan untuk membentuk ester, yang dihapus sesuai dengan sifat ester.

·         Oksazolin - Dihapus oleh asam panas yang kuat (pH <1, T> 100 ° C) atau alkali (pH> 12, T> 100 ° C), tapi tidak seperti LiAlH _4, organolitium reagen atau Grignard ( organomagnesium) reagen

5.      Fosfat

·         2-cyanoethyl - dihapus oleh basis ringan. Kelompok ini banyak digunakan dalam sintesis oligonukleotida.

·         Methyl (Me) - dihapus oleh nukleofil kuat ec. thiophenole / TEA.

6.      Alkuna

·         alkohol propargyl dalam reaksi Favorskii,

dan kelompok silil.