Stereochemical Considering in Planning Synthesis

Stereochemical Considering in Planning Synthesis 

(Mempertimbangkan Stereokimia Dalam Perencanaan Sintesis) 

Sintesis adalah inti dari kimia organik. Agar senyawa yang akan dipelajari — baik itu sebagai obat, bahan, atau karena sifat fisiknya — mereka harus siap, sering dalam urutan sintetis multistep. Dengan demikian, senyawa target adalah pada awal perencanaan sintesis. Sintesis melibatkan pembuatan senyawa target dari blok bangunan yang lebih kecil dan siap tersedia. Segera, pertanyaan muncul: Dari mana blok-blok penghubung? Di mana urutannya? Di mana reaksi? Alam menciptakan banyak "produk alami" yang sangat kompleks melalui kaskade reaksi, di mana senyawa awal yang ada di dalam sel diubah oleh spesifik (untuk setiap struktur target) kombinasi dari enzim modular dalam spesifikasi ke dalam senyawa target. [1, 2]. Untuk meniru efisiensi ini adalah impian dari sintesis yang ideal [2]. Namun, kami saat ini sangat jauh dari - seperti operasi "satu-pot" yang sintesis yang sebenarnya harus dicapai melalui urutan langkah-langkah terpisah individu. Dengan demikian, kita dibiarkan dengan tugas merencanakan setiap sintesis secara individual dengan cara yang optimal. Perencanaan sintesis harus dilakukan dengan memperhatikan spesifikasi tertentu, beberapa di antaranya disebabkan oleh struktur molekul target, dan beberapa di antaranya berhubungan dengan parameter eksternal seperti biaya, kompatibilitas lingkungan, atau kebaruan. Kami tidak akan mempertimbangkan aspek eksternal ini dalam konteks ini. Perencanaan sintesis didasarkan pada kumpulan informasi mengenai reaksi kimia yang dapat dieksekusi dengan andal dan dalam hasil kimia yang tinggi.

Analisis retrosintetik (retrosintesis) adalah teknik untuk merencanakan sintesis, terutama molekul organik yang kompleks, dimana molekul target kompleks (TM) direduksi menjadi urutan struktur yang semakin sederhana di sepanjang jalur yang pada akhirnya mengarah pada identifikasi yang sederhana atau bahan awal yang tersedia secara komersial (SM) dari mana sintesis kimia kemudian dapat dikembangkan.

Stereokimia mempelajari mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi, atom-atom dalam sebuah molekul diatur dalam ruang satu terhadap ruang yang lainnya. Dimana bagian-bagian dari pembahasan untuk stereokimia ini yaitu molekul kiral dan enansiomer, sifat optik aktif, sistem rotasi R/S, proyeksi Fischer, diastromer dan resolusi enansiomer.

                Hal-hal yang dipelajari dalam stereokimia ini menjadi pertimbangan dalam sintesis organik. Pertimbangan stereokimia dalam analaisis ini umunya dikenal denganstrategi stereokimia. Dimana dalam strategi stereokimia sejulah reaktan yang digunakan memiliki kebutuhan stereokimia yang berbeda. Tranformasi stereokimia dapat menghilangkan atau memindahkan kekhiralan yang diingin sehingga menyederhanakan target.

                Hal penting dalam mempelajari sintesis senyawa organik adalah pertimbangan dari adanya faktor tiga dimensi. Dimana setiap penjelasan sintesis senyawa organik harus memasukkan stereokimianya sehingga mneimbulkan gejalah bahwa sintesis stereoselektif berkembang sangat pesat. Pengaruh stereokimia dari reaksi klasik dan kelebihan dari pereaksi dan metode baru yang berpengaruh terhadap stereoselektivitas. Grup dar Brownmempelajari beberapa reaksi dengan perekasi organoboran khiral, yang memungkinkan stereoselektivitas yang sangat baik dalam bebrapa sintesis asimetris. Terutama pendekatan yang penting dengan mengkombinasikan khiralitas dai karbohidrat dengan boron. Asam amino dan oksantin juga merupakan pereaksi yang baik untuk memacu stereoselektivitas. Oksantin bekerja berdasarkan efek induksi asimetrik dari cincin oksantrin khiral, oleh koordinasi selektif dari cincin oksigen pada perekais Grignars. Penghilangan yang mudah melalui hidrolisis dan dapat dihasilkannya proses enantomerik yang tinggi, menjamin tercapainya sintesis asimetrik yang ideal.

            Pendekatan sintesis stereoselektif lainnya adalah penggunaan katalis khiral dan bukannya pereaksi khiral. Katalis transfer fasa khiral khusus memberikan kelimpahan enantiomerik yang sangat bagus, baik dengan garam ammonium kuartener atau eter mahkota khiral.

            Induksi stereoselektivitas oleh faktor fisik eksternal dapat ditunjukkan oleh pneggunaan medan elektromagnetik yang dapat memacu kelimpahan enantiomerik. Harus diperhatikan induksi stereoselektivitas dengan bunyi dan radiasi cahaya.

            Dalam sintesis senyawa organikharus melibatkan rencana dan strategi yaitu desai metode dengan cara analisis retrosintesis. Analisis retrosintesis merupakan teknik pemecahan masalah dalam sintesis organik, dilakukan dengan transformasi molekul target menjadi struktur-struktur prekursornya yang lebih sederhana tanpa berasumsi tentang bahan awalnya. Prosedur terus diulang hingga diperoleh struktur paling sederhana atau yang tersedia di pasaran..

            Dalam analisis retrosintesis pemilihan bahan awal dengan mempertimbangkan analsiis yang mendalam terhadap struktur target, pengetahuan dasr reaksi-rekasi kimia, pengertian dasar stereokimia, iakatn dan reaktivitas dan intuisi yang baik tentang perkembangan ilmu kimia. Pertimbangan ini digunakan untuk diskoneksi ikatan-ikatan pada taret, penyeerhanaan molkeul, sepanjang alas an jalur reaski kimia dapat diterima. Terdapat ikatan-ikatan tertentuk dalam molekul yang memiliki diskoneksi pada pemgarahan retrosintetik yang memberikan penyederhanaan struktur secara signifika yang disebut ikatan-ikatan strategis.

            Jika sutu dari ikatan-ikatan tersebut didiskoneksi, maka rekasi harus tersedia yang akan membentuk ikatan tersebut pada sintesis. Proses penyederhanaan struktur melalui diskoneksi menghasilkan serangkaian fragmen (penggalan) molekul yang bertindak sebgai intermediet kunci dan masing-masing merupakan target sintesis. Proses ini merupakan pohon sintetik untuk reaksi kimia yang harus ditindaklanjuti pada tranformasi yang telah direncanakan untuk dilakukan. Pohon sintetik dinyatakan oleh Hendrickson.Target yang disiskoneksi menjadi sekumpulan struktur yang dibatasi secara logikan yang dapat dikonversi menjadi pekerjaan langkash sintesis dan menjadi target sintesis. Subpohon sintesis lebih lanjut menyatakan diskoneksi dari salah satu cabang pohon sintetis. Setelah beberapa retroreaksi, phon sintetis akan menghasilkan sejunlah bahan awal yang berasal dari satu atau leih cabang pertama, yang kemudian dapat digunakan untuk membentuk molekul.

  

Penelitian stereokimia suatu molekul bertujuan untuk mempelajari pengaruh tata ruang molekul (sterik) terhadap reaktivitas senyawanya, hubungan energi molekul dengan struktur geometri, penentuan konformasi dengan energi minimum, penentuan entalpi pembentukan, konformasi substrat, keadaan transisi, mekanisme reaksi dan pengaruh substituen terhadap reaksi. Cara lain yang sering digunakan adalah merupakan gabungan eksperimen laboratorium dengan perhitungan kimia kuantum secara komputasi.

            Setiapn konformasi dari molkeul akan memberikan hasil yang berbeda. Conothnya pda rekasi hidrogenasi eugenol dengan bantuan katalis Ni/γAl2O3 yang menghasilkan 2-metoksi-4-propilfenol. Eugonol yang digunakan berbeda-beda yaitu eugenol, cis-isoeugenol dan trans-isoeugenol. Perbedaan ini akanmneghasilkan rendeman produk yang berbeda seperti pada tabel berikut:

 

Perbedaan hasil ini dipengaruhi oleh tata ruang stuktur molekul, pengaruh struktur geometri senyawa, pengaruh struktur terhadap proses adsoprsi rekatan ke permukaan, pengaruh kuat interaksi nikel dengan ikatan  alkena dan pengaruh polaritas reaktan. Penggunaan eugenol memberikan konversi yang paling tinggi, diikutiti oleh cis-isoeugeno, dan trans-isoeugenol. 

  

Sources:

http://devifitria16.blogspot.com/2018/04/stereochemical-considering-in-planning.html

https://www.slideshare.net/yunita97544748/makalah-retrosintesis-kimia-organik-3

Permasalahan:

1. Pada rekasi hidrogenasi katalisis, rekatan eugenol lebih banyak menghasilkan produk 2-metoksi-4-propilfenol, kenapa saat digunakan eugenol %konversi tinggi dan trans-isoeugenol %konversi rendah?

            Kurkumin merupakan senyawa yang memiliki aktivitas sebagai antitumor dan antioksidan. Senyawa kurkumin alami merupak senyawa hasil isolasi dari rimpang kunyit. Dimana kurkumin ini dapat diperoleh dengan cara sintesis secara laboratorium dengan rekasi-rekasi tertentu. Senyawa kurkumin meruapakn senyawa karbonil tidak jenuh yang dihasilkan dari reaksi dehidrasi senyawa hidroksikarbonil. Sehingga jika dilakukan sintesis senyawa kurkumin dapat dilakukan seperti berikut:

2. Dalam sintesis kurkumin tersebut dapatkan dilakukan modifikasi dengan menggantikan asetilaseton dengan senyawa karbonil lain?

3. Jelaskan dan gambarkan pola konsonan yang dapat mempermudah dalam analisis retrosintesis!

4. Pereaksi apa saja yang bisa digunakan pada pola disonan pada retrosintesis?

5. Contoh analisis retrosintesis yaitu pada alkohol. Dalam penguraiannya, terdapat sedikitnya 6 cara berbeda untuk menguraikan molekul tersebut. Jelaskan prinsip-prinsip analisis retrosintesis serta keunggulan masing-masing jalur tersebut!

6. Jelaskan pedoman yang sangat penting dalam menciptakan suatu sintesis dengan pendekatan diskoneksi dan aplikasi dari diskoneksi tersebut!