Functional Group Manipulation

CHAPTER~2

FUNCTIONAL GROUP MANIPULATION

Pada kajian ini kita akan mempelajari mengenai cara bagaimana membuat suatu alkana misalnya menjadi asam karboksilat yang mana ada beberapa protokol yang harus diperomani agar reaksi tuggal dan menghasilkan produk terstabil.

Pada suatu reaksi di bawah ini :

Bagaimana rantai R (alkil) dari alkohol bisa difungsikan ? caranya adalah dengan mengubah alkohol menjadi turunan sulfonat ester. Mekanisme yang terjadi adalah sebagai berikut :

Diakibatkan adanya delokalisasi ke arah kanan maka alkil bagian ujung kiri akan terputus menjadi karbokation metil. CH3+ yakni suatu alkylating agent.

GUGUS PELINDUNG

Jika suatu molekul yang akan direaksikan mengandung dua gugus fungsi yang reaktif padahal kita hanya menginginkan salah satu dari kedua gugus fungsi tersebut yang bereaksi. Salah satu cara untuk mengatasi permasalahan ini adalah dengan menggunakan gugus pelindung. Senyawa ketoester misalnya, mengandung dua gugus karbonil yang berbeda   kereaktifannya.   Gugus   karbonil   keton   kereaktifannya   lebih   tinggi dibandingkan   karbonil   ester,   karenanya   jika   senyawa  tersebut   direduksi  akan menghasilkan alkohol sekunder bukan alkohol tersier. Untuk mereduksi ester menjadi alkohol, lazimnya digunakan LiAlH4 dan NaBH4 sebagai reduktor. Namun produk yang dihasilkan masih dominan kearah alkohol (2) karena faktor kereaktifan. Agar alkohol yang dihasilkan adalah alkohol (3), gugus karbonil keton harus dilindungi dulu (misalnya diubah menjadi asetal).

Gugus pelindung yang baik harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

1.mudah dimasukkan dan mudah dihilangkan

2.resisten terhadap reagen yang akan menyerang gugus fungsional yang tidak

terlindungi

3.sedapat mungkin resisten terhadap berbagai macam varietas reagen.

Beberapa contoh gugus pelindung dari suatu gugus fungsi :

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, sedankan 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. Gugus MOM atau metoksi metil dibentuk dengan mereaksikan alkohol dengan basa (se[erti NaH dan THF) dan kloro metil eter (ClCH₂CH₃) yag sangat reaktif. Gugus THP debentuk dengan mereaksikan alkohol dengan dihidropiran (DHP). Gugus MOM atau metoksi metil dibentuk dengan mereaksikan alkohol dengan basa (se[erti NaH dan THF) dan kloro metil eter (ClCH₂CH₃) yag sangat reaktif. Gugus THP debentuk dengan mereaksikan alkohol dengan dihidropiran (DHP).

Gugus pelindung asetal lainnya yaitu 2-metoksi etoksimetil eter (-O-CH₂OCH₂CH₂OCH₃, MEM). Gugus MEM diikat oleh alkohol setelah alkoholdikonversi 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.

Penghilangan gugus pelindung dapat terjadi karena :

1. Solvolisis, yaitu penguraian oleh pelarut. Contohnya, Hidrolisis, Alkoholisis
2. Hidrogenolisis
3. Logam berat
4. Ion fluoride
5. Fotolitik
6. Asam/basa
7. Elektrolisis
8. Eliminasi reduktif
9. Beta-eliminasi
10. Oksidasi
11. Subtitusi nukleofilik
12. Katalis logam transisi
13. Enzim
14. Oxidation and Reduction Protocol
    Berdasarkan McMurry (2010), Oksidasi senyawa organik dapat menghilangkan kerapatan elektron pada karbon yang disebabkan oleh pembentukan ikatan antara karbon dan atom yang lebih elektronegatif (biasanya O, N, atau halogen) atau dengan pemutusan ikatan antara karbon dan atom kurang elektronegatif (biasanya H). Sebaliknya, reduksi organik menghasilkan penguatan kerapatan elektron pada karbon yang disebabkan oleh pembentukan ikatan antara karbon dan atom yang kurang elektronegatif atau dengan pemutusan ikatan antara karbon dan atom yang lebih elektronegatif. 
    Oksidasi mengurangi densitas elektron pada karbon dengan :
    -         Membentuk salah satu dari ini : C-O; C-N; C-X
    -         Memutuskan ikatan ini : C-H
    Reduksi meningkatkan kerapatan elektron pada karbon dengan :
    -         Membentuk ini: C-H
    -         Memutuskan salah satu dari ini : C-O; C-N; C-X
    Alkana berada pada tingkat oksidasi terendah karena mereka memiliki jumlah maksimum ikatan C-H per karbon, dan CO₂ berada pada tingkat tertinggi karena memiliki kemungkinan jumlah maksimum ikatan C-O per karbon. Setiap reaksi yang mengubah senyawa dari tingkat yang lebih rendah ke tingkat yang lebih tinggi adalah oksidasi, setiap reaksi yang mengubah suatu senyawa dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah adalah reduksi, dan setiap reaksi yang tidak mengubah tingkat bukanlah oksidasi maupun reduksi.

pertanyaan :
1. Saat gugus MOM telah melakukan tugasnya untuk melindungi gugus alkohol, lalu bagaimana cara mendeproteksi gugus tsb (melepasnya) ? senyawa apa yang kira kira efektif ?

Sumber :

Wu, X dan M. Tamm. 2011. “Recent advance in the development of alkyne metathesis catalysts”. Beilstein Journal of Organic Chemistry. Vol 7: 82-89.