MODIFIKASI PADA GUGUS AMINE DAN IMINE

Modifikasi Pada Gugus Amine dan Imine

A. Modifikasi Gugus Amine

Amina adalah senyawa organik dan gugus fungsi yang mengandung nitrogen basa dengan pasangan elektron bebas. Perlindungan nitrogen terus menarik banyak perhatian dalam bidang kimia, seperti peptida, nukleosida, polimer dan sintesis ligan. Tetapi, dalam beberapa tahun terakhir, sejumlah gugus pelindung nitrogen telah digunakan sebagai pembantu kiral. Dengan demikian, desain baru, lebih ringan dan metodenya lebih efektif untuk perlindungan nitrogen masih aktif dalam topik sintesis kimia.

Gugus Pelindung imida dan amida: Kelompok ftalimida telah berhasil digunakan untuk melindungi gugus amino. Pembelahan dari N-alkilftalimida (1,81) mudah dilakukan dengan hidrazin, dalam larutan panas atau dalam dingin untuk waktu yang lama untuk memberikan (1,82) dan amina. Basa katalis hidrolisis N-alkilftalimida (1.81) juga memberikan yang sesuai amina.

Modifikasi Kitosan

Adanya gugus amina (NH₂) dan dan hidroksil (OH) dari kitosan menyebabkan kitosan mudah dimodifikasi secara kimia.

Gugus aktif pada kitosan

     Bila dibutuhkan perubahan gugus fungsional untuk menghalangi gangguan dalam beberapa rangkaian reaksi sintesis, salah satu caranya adalah dengan menggunakan gugus pelindung. Gugus pelindung merupakan suatu turunan yang dapat dibuat dan kemudian dihilangkan. Tiga syarat-syarat yang perlu diperhatikan dalam memilih gugus pelindung adalah sebagai berikut :

1. Gugus pelindung yang digunakan harus lebih reaktif

2. Gugus pelindung yang dipakai harus dengan mudah bereaksi dengan molekul target.

3. Kondisi reaksi dalam memasukkan gugus pelindung harus stabil.

4. Dapat dimasukkan pada kondisi reaksi lunak

5.Gugus pelindung harus dapat dengan mudah dihilangkan tanpa menggangu reaksi akhir.

Reaksi penggunaan gugus pelindung pada kitosan dikarenakan kitosan memiliki 2 gugus fungsi yang kereaktifan berbeda. Gugus amino dari kitosan lebih reaktif dari pada gugus hidroksilnya, sehingga untuk menghasilkan O-asilasi kitosan, perlu dilakukan proteksi atau perlindungan terhadap gugus amino. Basa shiff dapat digunakan sebagai gugus pelindung pada reaksi O-asilasi.

Gugus amino kitosan lebih reaktif daripada gugus hidroksilnya, sehingga untuk menghasilkan O-asilasi kitosan perlu dilakukan proteksi atau perlindungan terhadap gugus amin selama proses asilasi untuk menghasilkan O-Asil kitosan. Metode proteksi yang dilakukan antara lain melalui pembuatan basa Schiff disusul O-Asetilasi menggunakan larutan asetat anhidrin-piridin untuk mencegah hidrolisis asam dari basa Schiff. Reaksi antara kitosan dengan anhidrida asetat menghasilkan senyawa ester yang merupakan kitosan asetat. Dalam hal ini kitosan terlebih dahulu direaksikan dengan asetaldehida membentuk aldimin untuk melindungi gugus amina. Kitosan laurat diperoleh dari reaksi transesterifikasi antara metil laurat dengan kitosan asetat. Selanjutnya dilakukan deproteksi dengan menambahkan natrium bikarbonat untuk memperoleh kitosan laurat.

Basa Schiff dapat digunakan sebagai gugus pelindung pada gugus amin (NH₂), dilakukan dengan melarutkan kitosan terasetilasi dalam asam formiat 90% yang mengandung asetat anhidrida dengan asumsi protonasi akan mencegah terjadinya N-asilasi. Selanjutnya direaksikan dengan asilklorida dalam karbon triklorida dan piridin kering.

Contoh lain gugus pelindung untuk NH₂ yaitu:

Gugus amino, N dari kitosan lebih reaktif dari pada gugus hidroksilnya, sehingga untuk menghasilkan O-asilasi kitosan perlu dilakukan proteksi atau perlindungan terhadap gugus amino. Reaksi O-asilasi dapat dilakukan melalui reaksi esterifikasi menggunakan katalis asam sulfat (2 M) ditambahkan kepada suspensi campuran kitosan dan asam alkanoat pada suhu kamar. Campuran dipanaskan pada suhu 80^oC selama 4 jam disertai pengadukan. Asam sulfat yang ditambahkan akan membentuk ion hidrogen sulfit sebagai konter ion dari NH₃⁺, selanjutnya berfungsi untuk memproteksi (sebagai gugus pelindung) N-kitosan. Kemudian pada suhu kamar, tambahkan natrium hidrokarbonat sampai pH 7 (netral).

B. Modifikasi Gugus Imine 

Imina atau imino adalah gugus fungsi atau senyawa kimia yang mengandung ikatan rangkap karbon–nitrogen. Atom nitrogen dapat melekat pada hidrogen (H) atau gugus organik (R). Jika gugus ini bukan atom hidrogen, maka senyawa tersebut kadang-kadang dapat dirujuk sebagai basa Schiff.Atom larbon atom memiliki tambahan dua ikatan tunggal.

Amonia termasuk nukleofil yang dapat menyerang karbon maupun gugus karbonil yang berasal dari aldehid maupun keton. Pada reaksinya dikatalis oleh runutan asam, sehingga tahap pertama dalam reaksi itu dapat disebut sebagai adisi sederhana oleh ammonia terhadap gugus karbonil tersebut. Sehingga hasil adisi yang tidak stabil akan melepaskan air dan menghasilkan suatu imina, yaitu suatu senyawa yang mengandung gugus C=N. Senyawa amina primer yang bereaksi dengan aldehid dan keton akan menghasilkan suatu senyawa imina. Pembentukan suatu imina secara mekanisme mirip dengan reaksi aldol. Pembentukan imina dikatalis oleh asam encer. Reaksinya dapat berjalan secara optimal pada pH 3-5.

Mengapa reaksi berjalan optimum pada pH dengan keasaman tinggi, karena amina merupakan nukleofilik sehingga terdapat sepasang electron bebas yang terdapat pada atom nitrogen. Amina dapat mempunyai sifat basa karena mampu menyumbangkan sepasang electron bebasnya, sehingga semakin banyak senyawa amina yang disubstitusi oleh gugus alkil maka sifat kebasaan dari amina tersebut semakin kuat. Karena gugus yang melepaskan electron dapat menstabilkan muatan positif dari ion amonium. Sehingga jika direaksikan dengan asam, dan alkilasi yang terjadi secara berulang-ulang akan menghasilkan amina dengan produk samping suatu garam ammonium kuartener.

Pada aldehida atau keton terdapat sebuah gugus karbonil. Sehingga kepolaran dari gugus karbonil ini mengakibatkan titik didih dari aldehida dan keton terdapat diantara senyawa yang nonpolar atau senyawa yang memiliki ikatan hidrogen. Senyawa aldehida dan keton mempunyai kelarutan yang hamper sama antara larut dalam air dan dalam alkohol. Aldehida dan keton dapat melangsungkan reaksi adisi, seperti hydrogen asikatalitik, reaksi katalitik asam dengan nukleofil lemah, dan sebagainya. Reaktifitas senyawa karbonil akan bertambah jika substitusi dari karbon karbonil berkurang.

PERMASALAHAN : 

1. Mengapa reaksi antara kitosan dengan anhidrida asetat menghasilkan senyawa ester yang merupakan kitosan asetat. Dalam hal ini kenapa harus kitosan yang terlebih dahulu direaksikan dengan asetaldehida membentuk aldimin untuk melindungi gugus amina ? 


2. Kita ketahui bahwa gugus amino kitosan lebih reaktif daripada gugus hidroksilnya, sehingga untuk menghasilkan O-asilasi kitosan perlu dilakukan proteksi atau perlindungan terhadap gugus amin selama proses asilasi untuk menghasilkan O-Asil kitosan, mengapa hal itu perlu dilakukan ?


3. Atom nitrogen dapat melekat pada hidrogen (H) atau gugus organik (R). Jika gugus ini bukan atom hidrogen, maka senyawa tersebut kadang-kadang dapat dirujuk sebagai basa Schiff.Atom larbon atom memiliki tambahan dua ikatan tunggal, mengapa dapat dirujuk sebagai basa Schiff ?