TUGAS MAKALAH SINTESIS SENYAWA ORGANIK

STRATEGIS SINTESIS

SINTESIS ASIMETRIS ATAU SINTESIS KIRAL

(PEMANFAATAN LIGAN KIRAL)

Disusun Oleh:

Bella Devina Safitri (12030234218) Kimia A 2012

Putri Mayan Ulfa (12030234020) Kimia B 2012

Putri Andhika (12030234206) Kimia B 2012

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2014PENDAHULUAN

Stereokimia studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi, yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relatif terhadap yang lain. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa stereokimia merupakan pengetahuan dari ilmu kimia yang dapat digunakan sebagai acuan untuk mengetahui sifat-sifat dari senyawa kimia yang ada. Dengan ini, stereokimia merupakan ilmu yang sangat penting dalam sintesis organik. Dengan mengetahui sifat-sifat yang didapat dari pengetahuan stereokimia, maka dapat pula diambil beberapa keuntungan dari zat-zat kimia untuk dipilah, diretrosintesis untuk kemudian mendapatkan bahan baru yang lebih berguna dalam perkembangannya.

Stereokimia berkaitan erat dengan istilah kiralitas. Kiralitas sendiri merupakan zat kimia dengan dua struktur molekul yang berbeda dari dua bayangan cermin satu sama struktur molekul dari enantiomer. Kiralitas disebabkan oleh adanya senyawa karbon yang tidak simetris. Atom C kiral adalah atom karbon yang mempunyai empat substituen yang berbeda. Molekul kiral yang saling mempunyai bayangan cermin satu sama lain disebut dengan enantiomer atau isomer optis. Sementara molekul akiral (tidak kiral) adalah molekul yang identik dengan bayangan cermin.

Sistem R / S adalah sistem tata nama yang paling penting untuk menjelaskan enantiomer. R dan S berasal dari bahasa Latin yaituRectus(kanan) danSinister(kiri). Pusat kiral diberi label R atau S menurut sebuah sistem dimana substituen yang menempel pada pusat kiral diberi prioritas berdasarkan nomor atom. Hal itu sesuai dengan aturan prioritas Cahn - Ingold - Prelog (CIP). Konfigurasi ini merupakan sistem tata nama yang paling penting untuk menjelaskan enantiomer.

Stereocenter (pusat kiral): Sebuah atom dengan tiga atau lebih ikatan, bertukar dua ikatan tersebut mengarah ke stereoisomer yang lain. Paling umum, sebuah sp3 (tetrahedral) atom karbon menanggung empat ikatan yang berbeda. Untuk mengidentifikasi stereocenter maka dapat digunakan senyawa kiral dan akiral.

Dalam perkembangannya, ilmu pengetahuan, terutama kimia telah mengembangkan metode-metode untuk mengidentifikasi senyawa dengan menggunakan studi stereokimia. Banyak pula para ilmuwan yang menciptakan beberapa zat yang sangat bermanfaat bagi kehidupan, sebut saja obat-obatan yang sekarang menjadi pembantu kehidupan para manusia.

PEMBAHASAN

Salah satu dari macam ligan yang ada adalah ligan kiral, yaitu ligan kiral yang hanya sekali melekat pada bahan awal secara fisik mendikte lintasan serangan, hanya menyisakan trayektori yang diinginkan terbuka. Contohnya adalah chiral rhodiumBINAP complexes yang digunakan untuk isomerisasi asimetris alkena telah digunakan dalam sintesis industri mentol oleh Ryoji Noyori (pemenang Hadiah Nobel di tahun 2001 pada bidang Kimia). Metode sintetis ini diindustri oleh Takasago International Corporation dan menyediakan ()-mentol kepada perusahaan farmasi dan makanan di seluruh dunia. Dalam hal ini katalis [(S-BINAP)-Rh(COD)] or [(S-BINAP)2-RuClO4] digunakan untuk isomerisasi asimetris diethylgeranylamine (1.62) to 3-(R)-citronellalenamine (1.63) (Pada skema 1.13).

Beberapa katalis baru di mana borohidrida dikomplekskan dengan ligan kiral difungsional telah dikembangkan dan digunakan untuk pengurangan enantioselektivitas keton prokiral menjadi alkohol kiral. Reduksi Corey-Bakshi-Shibata (reduksi CBS) adalah reaksi organik yang mengurangi keton keenantioselektivitasan menjadi alkohol dengan menggunakan oxazaborolidines kiral dan BH3 THF atau catecholborane sebagai pereduksi stoikiometri (CBS reagen, 1,64) (juga lihat Bab 6, Bagian 6.4. 2).

Contoh lain adalah Naproxen. Naproxen adalah obat anti-inflamasi nonsteroid yang digunakan untuk meredakan gejala arthritis (baik osteoarthritis, rheumatoid arthritis, ataupun arthritis pada anak-anak) seperti peradangan, bengkak kaku, dan nyeri sendi. Naproxen juga membantu meredakan gejala ankylosing spondylitis, jenis arthritis yang mempengaruhi sendi di tulang belakang. Obat ini tidak menyembuhkan artritis dan akan membantu meringankan gejala hanya selama terus untuk digunakan.

Naproxen disintesis dengan menggunakan sebuah enantioselektif hidrosianasi asimetris dari vinilnaftalena 1.65 menggunakan sebuah ligan kiral 1.66. Karena enantiomer S dibutuhkan dalam hal medis sedangkan enantiomer R menghasilkan efek kesehatan yang merugikan, enantioselektivitas dari reaksi ini adalah penting. Sintesis dari naproxen nitril (1.67) ditunjukkan di bawah ini membentuk S-()-enantiomer dengan 75% ee.

Pada 2001, K. B. Sharpless memenangkan Penghargaan Nobel dalam bidang kimia untuk kerjanya pada aminohidroxilasi asimetris25-27 dan epoksidasi asimetris28-30. Reaksi oksidasi stereoelective ini adalah metode asimetris katalitik yang kuat yang telah merevolusi sintesis kimia organik.

Sharplessasymmetricepoxidation28-30 adalah sebuah epoksidasi enantioselektif dari sebuah allylic alcohol dengan tert-butyl hidroperoksida (t-BuOOH), titanium tetraisopropoksida [Ti(O-iPr)4] dan (+)- atau (-)-dietil tartrat [(+)- atau (-)-DET] untuk memproduksi epoksida yang optis aktif dari senyawa akiral allylic alcohol. Reaksinya adalah diastereoselektif untuk -tersubstitusi alkohol allylic. Pembentukan epoksida kiral merupakan langkah penting dalam sintesis produk alami karena epoksida dapat dengan mudah diubah menjadi diol dan eter.

Sebagai contoh, epoksidasi asimetris geraniol (1.60) menghasilkan (2S,3S)-epoksigeranial (1.68) dalam 77% hasil dan 95% ee.

Epoksidasi alkena dengan kompleks ligan salen kiral dan mangan(III), 1,69 atau 1,70, dikenal sebagai Jacobsen epoksidasi31,32.

Mekanisme epoksidasi:33a Transfer oksigen terjadi dengan dua langkah siklus katalis (Skema 1.14). Dalam langkah pertama oksigen akan dipindahkan ke Mn (III) oleh suatu oksidan. Oksigen berkoordinasi dengan logam. Pada langkah kedua oksigen diaktifkan dikirim ke alkena.

Transfer oksigen ke alkena dapat terjadi melalui beberapa mekanisme yang berbeda (Skema 1.15). Radikal oksigen dapat dibentuk sebagai perantara ketika kelompok-kelompok menstabilkan radikal yang terpasang. Mekanisme ini didukung oleh fakta bahwa cis-alkena memberikan baik cis- dan trans-epoksida. Pembentukan metallaoxetane sebagai perantara juga diusulkan oleh Norrby et al.33b Namun, pengiriman oksigen terpadu juga telah diusulkan.

Selektivitas transfer oksigen dari oxo-mangan kompleks untuk alkena tergantung pada orientasi relative dari katalis yang aktif dan alkena. Alkena mendekati ligan Salen sedemikian rupa sehingga menghindari kelompok butil yang terangkat dan menjaga substituen sejauh mungkin dari dari ligan Salen.

Dihidroksilasi alkena dengan sejumlah katalis osmium tetroksida ketika terdapat reagen pengoksidasi yang stoichiometric (terbakar habis) seperti barium klorat, tert-butil hidroperoksida (t-BuOOH), N-metil-N-oxo-morfolin (NMO), natrium peroksodisulfat (Na2S2O8), iodin (I2) atau kalium ferisianida (K3Fe(CN)6) adalah metode yang penting untuk menghasilkan diol. Reaksi tersebut stereospesifik karena didapatkan syn-diol. Akan tetapi stereoselektivitasnya beragam tergantung pada struktur alkenanya. Sharpless menyediakan metode dihidroksilasi34 asimetris pada alkena. Ketika osmium tetroksida dan oksidator seperti NMO atau K3F3(CN)6 digunakan bersama dengan alkaloid cinchona kiral, tingginya kelebihan enantiomer/enantiomeric exess (%ee) dari produk diol yang terbentuk. Alkaloid cinchona kiral itulah yang menyediakan komponen optis aktif untuk katalis. Reaksi tersebut dilakukan di larutan buffer untuk menjamin pH yang stabil. NMO atau K3Fe(CN)6 digunakan untuk regenerasi osmium (VIII).

Reagen ini dijual premix secara komersil: dihidrolaksi asimetris mix (AD mix). AD-mix tersedia dalam dua varian: AD-mix adalah (DHQ)2PHAL+K2OsO2(OH)4+K3Fe(CN)6 dan AD-mix adalah (DHQD)2PHAL+K2Os2O2(OH)4+K3Fe(CN)6. Ligan (DHQ)2PHAL adalah 1,4-bis(9-O-dihydroquinine)phthalazine(1.71) dan ligan (DHQD)2PHAL adalah 1,4-bis(9-O-dihydroquinidine)phthalazine (1.72).

Reaksi Sharpless AD sangat berguna dan efisien untuk asimetris dihidroksilasi dari alekna.

Rutenium syn-dihidroksilasi terkalaisis menggunakan katalis hanya 0,5 mol% di bawah kondisi asam yang memberikan produk dalam hasil yang tinggi dengan pembentukan hanya kecil produk samping.

Sebagai contoh, aminohydroxylation asimetris stirena (1.73) bisa menghasilkan dua alkohol amino regioisomeric 1.74 dan 1.75. Menggunakan Sharpless aminohydroxylation asimetris, (1R)-N-etoksikarbonil-1-phenyl2-hydroxyethylamine (1.74). Sebagai produk utama dan dengan kelebihan enansiomer yang tinggi daripada rekan regioisomeric (R)-N-etoksikarbonil-2phenyl-2-hydroxyethylamine (1.75).

Sintesis rantai samping taxol melibatkan reaksi aminohydroxylation asimetris (Skema 1.16).

Kemampuan untuk memilih kondisi reaksi untuk memberikan senyawa enansiomer murni penting dalam industri. Metode untuk meningkatkan hasil enansiomer tertentu dengan biaya rendah dalam permintaan tinggi, dan ini telah menghasilkan penelitian untuk mengembangkan blok bangunan kiral baru, ligan kiral dan katalis.KESIMPULANAdapun kesimpulan dari isi pada pembahasan makalah ini adalah stereokimia merupakan cabang ilmu yang mendasari sintesis organic di mana dengan studi ilmu tersebut dapat diketahui sifat-sifat dari bahan kimia terutama bahan pada alam yang menjadi komposisi dari berbagai zat-zat yang sangat bermanfaat bagi manusia. Contohnya pada aplikasi ligan kiral yang digunakan dalam pembuatan Naproxen serta Rutenium syn-dihidroksilasi terkalaisis untuk dalam aminohydroxylation asimetris stirena yang menghasilkan dua alkohol amino regioisomeric.DAFTAR PUSTAKAAnonim A. Tanpa Tahun. Stereokimia. (PDF) http://staff.uny.ac.id/ (Diakses pada tanggal 28 Mei 2014).Anonim B. 2010. Stereochemistry & Chirality. (PDF) http://courses.chem.indiana.edu/ (Diakses pada tanggal 28 Mei 2014).Anonim C. Tanpa Tahun. Illustrated Glossary of Organic Chemistry. (Online) http://www.chem.ucla.edu/ (Diakses pada tanggal 29 Mei 2014).

Anonim D. Tanpa Tahun. Kiralitas. (Online) http://id.swewe.net/ (Diakses pada tanggal 29 Mei 2014).

Anonim E. 2013. Stereokimia dan Stereoisomeri. (Online) http://www.senyawaorganik.com/ (Diakses pada tanggal 29 Mei 2014).Anonim F. 2011. Naproxen, Obati Berbagai Macam Nyeri. (Online) http://health.detik.com/ (Diakses pada tanggal 29 Mei 2014).Parashar. 2008. Synthetic Strategies. (PDF).

Tim Ilmu Kimia. 2013. Kiralitas Molekul Organik. (Online) http://www.ilmukimia.org/ (Diakses pada tanggal 29 Mei 2014).