Functional Group Manipulation (Manipulasi Gugus Fungsi)

Functional Group Manipulation

(Manipulasi Gugus Fungsi)

B. Protecting groups

Protection of Alcohols (Pelindung Alkohol)

Metode perlindungan gugus alkohol yang umum digunakan adalah mereaksikan alkohol dengan klorotrialkilsilana (Cl-SiR₃) untuk menghasilkan trialkilsilil eter (R′-O-SiR₃). Dalam reaksi dengan klorotrialkilsilana, digunakan basa seperti trietilamina, untuk membantu membentuk anion alkoksida dari alkohol dan untuk menghilangkan produk samping HCl dari reaksi.

Langkah pembentukan eter dari ion alkoksida pada silikon mirip dengan reaksi SN₂ dimana terjadi pelepasan anion klorida (halida). Reaksi ini terjadi pada pusat tersier atom silikon-trialkil tersubstitusi. Eter TMS (OTMs) relatif tidak reaktif karena tidak memiliki hidrogen asam dan tidak bereaksi dengan oksidator, reduktor atau reagen Grignard. Namun masih bisa bereaksi dengan asam encer atau ion fluorida untuk meregenerasi alkohol.

Perlindungan gugus alkohol dengan MOM-Cl dan i-Pr₂NEt (0°C,1 jam -> 25°C,8 jam memberikan 86% hasil) adalah prosedur yang paling umum digunakan untuk pengenalan gugus MOM (Methoxy Methyl). Pembentukan natrium alkoksida dan reaksi dengan MOM-Cl juga sangat efektif. Metode ini sangat berguna untuk melindungi enol (-OH) dari β-keto ester. Karena karsinogenisitas MOM-Cl, sejumlah metode untuk pengenalan gugus MOM telah dikembangkan yang tidak bergantung pada klorida. Metode ini didasarkan pada penggunaan CH₂(OMe)₂ dengan berbagai katalis seperti : P₂O₅, Me₃SiI, Nafion H, CH₂=CHCH₂SiMe₃/TMSOTf/P₂O₅, FeCl₃, lempung Montmorillonite (H⁺) atau TsOH/LiBr. Dalam kasus terakhir, 1,3-diol memberikan metilen asetal dengan skema reaksi :

Karena gugus MOM adalah asetal, sehingga dapat dilepas menggunakan hidrolisis asam. Secara umum, asam encer dalam ko-solven organik telah terbukti efektif. Penggunaan asam lemah Pyridinium p-Toluenesulfonate dalam refluks t-BuOH atau 2-butanon sangat efektif untuk melepas MOM eter dari alkoholalilik.

Reaksi diatas menunjukkan bahwa gugus MOM dapat dilepas dengan menggunakan asam Trifluoroasetat anhidrat dengan adanya asetonida yang biasanya dilepas dengan asam berair (asam encer).

Protection for Aldehydes and Ketones (Pelindung untuk Aldehid dan Keton)

Asetal dapat bertindak sebagai gugus pelindung untuk aldehida dan keton dengan cara yang sama seperti eter-trimetilsilil bertindak sebagai kelompok pelindung untuk alkohol. Caranya dengan melindungi gugus keto sebagai gugus asetal. Asetal bersifat tidak reaktif terhadap basa, agen reduksi hidrida, pereaksi Grignard dan kondisi hidrogenasi katalitik, tetapi reaktif dengan asam.

Pada reduksi selektif dari etil-4-oksopentanoat terlebih dahulu diubah gugus keto menjadi asetal, kemudian direduksi gugus ester dengan LiAlH₄ dan kemudian menghilangkan asetal dengan perlakuan dengan asam encer.

C. Oxidation and reduction protocols

Oxidation and Reduction in Organic Chemistry

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. 

Singkatnya :

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

Berdasarkan definisi ini, maka reaksi klorinasi metana untuk menghasilkan klorometana adalah oksidasi karena ikatan C-H rusak dan terbentuk ikatan C-Cl. Sedangkan, pada konversi alkil klorida menjadi alkana melalui pereaksi Grignard diikuti oleh protonasi adalah reduksi karena ikatan C-Cl rusak dan terbentuk ikatan baru C-H. Berikut skemanya :

Namun pada contoh lain, reaksi alkena dengan Br₂ menghasilkan 1,2-dibromide adalah reaksi oksidasi karena dua ikatan C-Br terbentuk, tetapi reaksi alkena dengan HBr menghasilkan alkil bromida bukanlah oksidasi maupun reduksi karena ikatan C-H dan C-Br terbentuk.

Berikut daftar senyawa berdasarkan peningkatan tingkat oksidasinya :

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.

Question???

Mengapa pada tahap deproteksi gugus MOM harus menggunakan asam? Bagaimana sifat asam yang digunakan?

REFERENSI

http://reag.paperplane.io/00000640.htm (Chloromethyl Methyl Ether)

McMurry, J.E. 2012. Organic Chemistry, Eighth Edition. USA : Cengage Learning.