Stereochemical Considering in Planning Synthesis
Stereochemical Considering in Planning Synthesis
(Pertimbangan Stereokimia dalam Merancang Sintesis)
7.1 Retrosynthetic Strategies
Strategi retrosintetik dibutuhkan karena pemilihan bahan dasar (starting material) untuk reaksi sintesis didasarkan pada reaksi retrosintetik tersebut sekaligus sebagai strategi atau pemandu dalam melakukan reaksi sintesis.
Analisis retrosintetik hanya akan menghasilkan hasil yang bermanfaat jika diarahkan ke beberapa tujuan. Tujuan dasarnya adalah untuk menghasilkan prekursor yang sesuai dengan bahan awal yang tersedia. Kemudian, diarahkan menjadi generasi prekursor yang lebih mudah disintesis daripada target awal; prekursor tersebut cenderung lebih dekat dengan senyawa yang tersedia daripada target awal. Analisis retrosintetik diarahkan untuk penyederhanaan molekuler. Corey telah merumuskan lima jenis strategi utama yang mengarah pada penyederhanaan yang diinginkan yaitu :
1. Functional-group based strategies (strategi berdasarkan gugus fungsi)
2. Topological strategies (strategi berdasarkan topologi)
3. Transform-based strategies (strategi berdasarkan transformasi)
4. Structure-goal strategies (strategi berdasarkan struktur tujuan)
5. Stereochemical strategies (strategi berdasarkan stereokimia)
Stereochemical strategies berfokus pada penghapusan stereocenters (pusat stereokimia) dibawahstereocontrol (kontrol stereokimia). Stereocontrol dapat dicapai melalui kontrol mekanistik atau kontrol substrat. Rekoneksi dilakukan untuk memindahkan stereocenter dari rantai alifatik (sulit untuk diperkenalkan) ke dalam cincin (jauh lebih mudah dikenali).
7.2 Approaches to Planning Practical Organic Syntheses
Permasalahan dalam sintesis pada dasarnya adalah masalah dalam desain dan perencanaan. Mengingat sintesis hanya menghasilkan 1 senyawa organik tertentu, dimana senyawa target telah didefinisikan secara tepat, baik sebagai struktur maupun stereokimia. Maka selalu ada berbagai cara agar tujuan tersebut dapat dicapai yaitu melalui penggunaan bahan awal yang sama atau yang berbeda.
A. Methodology (Metode)
Metodologi umum dalam perencanaan sintesis melibatkan dua langkah, yaitu (1) Mempertimbangkan berbagai cara yang memungkinkan kerangka karbon yang diinginkan dapat dibangun, baik dari molekul yang lebih kecil atau oleh perubahan pada beberapa kerangka yang ada. (2) Mempertimbangkan pembentukan gugus fungsi yang diinginkan pada rangka karbon yang diinginkan juga. Dalam banyak kasus, gugus fungsi yang diinginkan dapat dihasilkan sebagai konsekuensi dari reaksi dimana kerangka yang diinginkan itu sendiri dihasilkan.
Pilihan rute terbaik biasanya dibuat dengan mempertimbangkan :
1. Ketersediaan bahan awal
2. Kesederhanaan berbagai langkah dan skala sintesis
3. Jumlah langkah pemisahan yang terlibat
4. Hasil dari setiap langkah
5. Kemudahan pemisahan dan pemurnian produk yang diinginkan dari produk samping dan stereoisomernya.
B. Starting Materials (Bahan dasar)
Bahan awal organik termurah yang tersedia adalah metana, etena, etin, propena, butena, benzena, dan metilbenzena (toluena). Banyak bahan kimia yang dapat disiapkan dengan mudah dan hasil yang tinggi dari salah satu hidrokarbon tersebut. Alasan lainnya karena relatif tidak mahal dan banyak tersedia.
7.3 Some Principles in Control of Stereochemistry
Stereokontrol untuk cincin sikloheksana dalam kimia organik sebagian besar difokuskan pada posisi preferensial aksial/ekuatorial substituen pada cincin. Stereokontrol makrosiklik difokuskan pada pemodelan substitusi dan reaksi dari cincin dalam kimia organik, dimana unsur-unsur stereogenik jarak jauh memberikan pengaruh konformasi yang cukup untuk mengarahkan hasil reaksi.
Dalam reaksi stereokimia, jika terdapat diastereomer maka sebaiknya dipisahkan terlebih dahulu sebelum dilakukan tahapan reaksi berikutnya agar produk reaksi menjadi 96% enantiomer saja atau maksudnya untuk mengurangi keberadaan enantiomer baru dari diastereomer produk asli. Hal ini menunjukkan betapa pentingnya memisahkan diastereomer itu sehingga diastereomer bisa menjadi 0% dan enantiomer produk asli menjadi optimum.
7.4 Problem of substituents and stereoisomers
Situasi menjadi kompleks ketika kemungkinan isomer yang tidak diinginkan akan dihasilkan juga pada langkah-langkah sintesis yang berbeda. Reaksi yang menghasilkan isomer tunggal (reaksi diastereospesifik) dalam hasil yang baik lebih disukai. Beberapa reaksi seperti Diels-Alder menghasilkan beberapa stereopoint (titik dimana stereoisomer dihasilkan) secara bersamaan dalam satu langkah dengan cara yang sangat dapat diprediksi. Namun, senyawa murni pada step terakhir reaksi biasanya masih memiliki 50% enansiomer yang tidak diinginkan, sehingga dapat menyebabkan penurunan drastis dalam efisiensi rute. Sehingga diinginkan untuk memisahkan isomer optik sedini mungkin sepanjang rute sintetis. Caranya denganChiron Approach, dimana bahan awal yang tepat dipilih dari 'kolam kiral' yang tersedia dengan mudah.
Stereokimia adalah susunan ruang dari atom dan gugus fungsi dalam molekul umumnya, molekul organik dalam obyek tiga dimensi yang merupakan hasil hibridisasi dan ikatan secara geometri dari atom dalam molekul. Artinya bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul diatur dalam ruang satu terhadap ruang yang lainnya. Stereokimia berkaitan dengan bagaimana penataan atom-atom dalam sebuah molekul dalam ruang tiga dimensi. Retrosintesis adalah proses pembelahan molekul target sintesis menuju ke material start yang tersedia melalui serangkaian pemutusan ikatan (diskoneksi) dan perubahan gugus fungsi atau interkonversi gugus fungsional (IGF). Analisis retrosintetis adalah teknik pemecahan masalah dalam merencanakan sintesis organik. Analisis retrosintesis hanya akan berhasil jika di arahkan ke suatu tujuan tertentu. Tujuan dasarnya adalah untuk menghasilkan prekursor yang bertanggung jawab terhadap ketersediaan starting material. Namun, tujuan ini bisa digunakan sebagai dasar pedoman hanya ketika starting material yang mungkin, bisa diidentifikasi dari struktur target. Secara umum, starting material tidak akan diperoleh dengan mudah jika senyawa targetnya sangat kompleks ( dan oleh karena itulah digunakan retrosintesis analisi ). Analisis retrosintesis ini diarahkan untuk penyederhanaan molekular.
Strategi Stereokimia
Di sini fokusnya adalah pada penghapusan stereocenters di bawah stereokontrol. Stereokontrol dapat dicapai melalui kontrol mekanistik atau kontrol substrat. Rekoneksi yang memindahkan stereocenter dari rantai (di mana mereka sulit untuk diperkenalkan) ke dalam cincin (di mana pengenalan biasanya jauh lebih mudah) juga dapat dianggap stereokimia strategis.
Permasalahan dalam sintesis pada dasarnya adalah masalah dalam desain dan perencanaan. Mengingat sintesis hanya menghasilkan 1 senyawa organik tertentu, dimana senyawa target telah didefinisikan secara tepat, baik sebagai struktur maupun stereokimia. Maka selalu ada berbagai cara agar tujuan tersebut dapat dicapai yaitu melalui penggunaan bahan awal yang sama atau yang berbeda.
Metodologi umum dalam perencanaan sintesis melibatkan dua langkah, yaitu (1) Mempertimbangkan berbagai cara yang memungkinkan kerangka karbon yang diinginkan dapat dibangun, baik dari molekul yang lebih kecil atau oleh perubahan pada beberapa kerangka yang ada. (2) Mempertimbangkan pembentukan gugus fungsi yang diinginkan pada rangka karbon yang diinginkan juga. Dalam banyak kasus, gugus fungsi yang diinginkan dapat dihasilkan sebagai konsekuensi dari reaksi dimana kerangka yang diinginkan itu sendiri dihasilkan.
Bahan Dasar (Starting Material)
Bahan awal organik termurah yang tersedia adalah metana, etena, etin, propena, butena, benzena, dan metilbenzena (toluena). Banyak bahan kimia yang dapat disiapkan dengan mudah dan hasil yang tinggi dari salah satu hidrokarbon tersebut. Alasan lainnya karena relatif tidak mahal dan banyak tersedia.
Permasalahan:
1. Stereokimia adalah susunan ruang dari atom dan gugus fungsi dalam molekul umumnya, molekul organik dalam obyek tiga dimensi yang merupakan hasil hibridisasi dan ikatan secara geometri dari atom dalam molekul. Nah, bagaimana proses hibridisasi dan ikatan secara geometri sehingga menghasilkan molekul organik tiga dimensi?
2. Retrosintesis adalah proses pembelahan molekul target sintesis menuju ke material start yang tersedia melalui serangkaian pemutusan ikatan (diskoneksi) dan perubahan gugus fungsi atau interkonversi gugus fungsional (IGF). Nah, bagaimana reaksi yang terjadi ketika proses pembelahan molekul target sintesis terjadi? Jelaskan!!!
Saya akan mencoba menjawab permasalahan Anda yg ke 1 :
BalasHapusPembentukan orbital hybrid melalui proses hibridisasi adalah sebagai berikut :
1. Salah satu electron yang berpasangan berpromosi ke orbital yang lebih tinggi tingkat energinya sehingga jumlah electron yang tidak berpasangan sama dengan jumlah ikatan yang akan terbentuk. Atom yang sedemikian disebut dalam keadaan tereksitasi.
2. Penggabungan orbital mengakibatkan kerapatan elektron lebih besar di daerah orbital hybrid.
3. Terjadi tumpang tindih orbital hibrid dengan orbital atom lain sehingga membentuk ikatan kovalen atau kovalen koordinasi.
namun adapun yang harus diperhatikan dalam aturan hibridisasi yaitu:
1. Orbital yang bergabung harus mempunyai tingkat energi sama atau hampir sama
2. Orbital hybrid yang terbentuk sama banyaknya dengan orbital yang bergabung.
3. Dalam hibridisasi yang bergabung adalah orbital bukan electron
Visualisasi molekul 3D yang akan digunakan dalam pembelajaran
kekiralan, dirancang dalam bentuk animasi kekiralan molekul. Animasi dirancang
sedemikian rupa sesuai indikator konsep kiralitas dan indikator dimensi utama
kemampuan spasial yaitu hubungan spasial, orientasi spasial dan visualisasi
spasial. Urutan animasi kekiralan dirancang selaras tahapan pembangunan konsep
yang tertuang melalui Lembar Kerja Mahasiswa.
Keberagaman visualisasi 3D melalui komputer yang dirancang sesuai
karakteristik ketiga subtopik stereokimia, memberikan kontribusi penting bagi
pengembangan penelitian terkait pembelajaran bidang keilmuan pendidikan
kimia, khususnya dalam pembelajaran sain Kimia Organik. Bagi mahasiswa calon
guru, pengalaman pembelajaran melalui beragamnya media, berpeluang
mempelajari konsep stereokimia secara bermakna. Selain itu, ketersediaan
program penggambaran molekul yang bersifat dinamis, dilengkapi operasi rotasi
secara interaktif, dan sekaligus menghitung energinya, diyakini dapat
meningkatkan penguasaan konsep, kemampuan spasial, dan kemampuan
memprediksi kestabilan molekul.
Oleh karena prilaku molekul bersifat abstrak dan berada pada level
mikroskopik (Gilbert, 2005), visualisasi molekul melalui komputer dapat
berfungsi sebagai media pembelajaran yang membantu menyampaikan informasi
guna memperoleh pengetahuan (Rusman, Kurniawan, & Riyana, 2011). Informasi
visual yang masuk ke dalam memori kerja, akan diseleksi. Informasi berkmakna
selanjutnya dikode menjadi bagian dari sistem pengetahuan yang disimpan dalam
memori jangka panjang (long-term memory). Hasil penelitian menunjukkan
bahwa level pengolahan informasi secara bermakna dan mendalam menyebabkan
retensi bersifat permanen daripada jenis pengolahan yang dangkal (Fergus Craik
& Robert Lockhart, 1972, dalam Matlin, 2009).
Penggunaan secara terpadu ketiga software berbasis open source terpilih,
dalam urutan langkah penggambaran struktur, penghitungan energi, lalu
menganalisis parameter molekul pada output file dalam pembelajaran konformasi
dan isomeri geometri, diyakini merupakan langkah inovatif dan menjadi aspek
kebaruan dalam hal pemilihan media pembelajaran berbasis komputer yang
relevan dalam membelajarkan kestabilan struktur pada dua subtopik stereokimia,
konformasi dan isomeri geometri. Ketersediaan animasi kekiralan yang dirancang
sesuai tahapan penemuan konsep dengan melatihkan dimensi kemampuan spasial.
Retrosintesis adalah proses pembelahan molekul target sintesis menuju ke material start yang tersedia melalui Saya akan menjawab permasalahan anda yang kedua
BalasHapusAnalisis retrosintetis adalah teknik pemecahan masalah dalam merencanakan sintesis organik. Analisis retrosintesis hanya akan berhasil jika di arahkan ke suatu tujuan tertentu. Tujuan dasarnya adalah untuk menghasilkan prekursor yang bertanggung jawab terhadap ketersediaan starting material. Namun, tujuan ini bisa digunakan sebagai dasar pedoman hanya ketika starting material yang mungkin, bisa diidentifikasi dari struktur target. Secara umum, starting material tidak akan diperoleh dengan mudah jika senyawa targetnya sangat kompleks ( dan oleh karena itulah digunakan retrosintesis analisi ). Analisis retrosintesis ini diarahkan untuk penyederhanaan molekular.
Saya akan menjawab pertanyaan no 1 yaitu dengan Terjadi tumpang tindih orbital hibrid dengan orbital atom lain sehingga membentuk ikatan kovalen atau kovalen koordinasi.
BalasHapusnamun adapun yang harus diperhatikan dalam aturan hibridisasi yaitu:
1. Orbital yang bergabung harus mempunyai tingkat energi sama atau hampir sama
2. Orbital hybrid yang terbentuk sama banyaknya dengan orbital yang bergabung.
3. Dalam hibridisasi yang bergabung adalah orbital bukan electron
Visualisasi molekul 3D yang akan digunakan dalam pembelajaran
kekiralan, dirancang dalam bentuk animasi kekiralan molekul. Animasi dirancang
sedemikian rupa sesuai indikator konsep kiralitas dan indikator dimensi utama
kemampuan spasial yaitu hubungan spasial, orientasi spasial dan visualisasi
spasial.
Saya akan menjawab permasalahan 2. Dari sudut pandang retrosintetik, penghapusan selektif unsur-unsur stereogenik tergantung pada ketersediaan transformasi stereosimplifikasi, pembentukan retron yang diperlukan dan kehadiran lingkungan spasial yang menguntungkan di prekursor yang dihasilkan oleh aplikasi transformasi tersebut. Stereokontrol pada transformasi stereosimplifikasi dapat diandalkan :
BalasHapus1. Mekanisme
2. Substrat atau reagen struktur bias (efek sterik / stereoelectronic harus dipertimbangkan)
Baiklah saya akan mencoba menjawab permasalahan yang ke 3 yaitu Retrosintetik adalah proses pembelahan molekul target ke dalam bahan awal. Proses ini dapat terjadi melaui 2 cara, yaitu melalui proses Interkonversi Gugus Fungsional (IGF) dan diskoneksi. Diskoneksi adalah proses analisis, yaitu pemecahan sebuah ikatan dan mengkonversikannya menjadi sebuah molekul yang dapat digunakan sebagai bahan awal. Diskoneksi ini adalah kebalikan dari mekanisme reaksi. Interkonversi gugus fungsi adalah proses pengubahan suatu gugus fungsional kedalam gugus yang lain dengan substitusi, eliminasi, oksidasi dan reduksi serta operasi balik yang digunakan dalam analisis. Sinton adalah fragmen ideal, biasanya suatu kation atau anion, akibat suatu diskoneksi. Reagen adalah senyawa yang digunakan dalam praktek untuk sinton (Warren, 1981).
BalasHapusParfum disintesis berdasarkan analisis retrosintetik terhadap senyawa 1-fenil-1,3-butanadione yaitu melalui pendekatan diskoneksi. Retrosintetik senyawa parfum dapat dilihat pada Gambar :
Dari analisis retrosintetik tersebut diperoleh starting material berupa asetofenon dan etil asetat. Maka, dapat dibuat mekanisme reaksi pembentukan parfum ;
1.Sintesis Senyawa 3-desiloksitiofena
Penelitian yang telah dilakukan bertujuan untuk membuat senyawa 3-desiloksitiofena. Senyawa tersebut merupakan senyawa heterosiklik aromatik lingkar lima yang mempunyai substituen gugus alkoksi pada posisi-3. Retrosintesis dilakukan dengan pendekatan diskoneksi, dan dilihat dari strukturnya, senyawa 3-desiloksitiofena memiliki gugus alkoksi. Gugus desiloksi diputus dan digantikan atom hidrogen sehingga membentuk senyawa dekanol dan reaktan yang lain yaitu senyawa 3-metoksitiofena. Berdasarkan strukturnya, senyawa 3-desiloksitiofena dapat diperoleh dari reaksi antara 1-dekanol dan 3- metoksitiofena, menggunakan mekanisme reaksi substitusi nukleofilik aromatik. Diskoneksi 3-desiloksitiofena dapat dilihat reaksinya :
Sintesis 3-desiloksitiofena dapat dilakukan dengan proses yang sederhana seperti pada sintesis 3-heksiltiofena atau 3-noniloksitiofena, yaitu dengan mereaksikan 3-metoksitiofena dan 1-dekanol. Substituen yang dipilih adalah gugus alkoksi karena diperlukan suatu polimer konduktif dengan potensial oksidasi yang rendah sehingga akan dapat menghasilkan polimer dengan kestabilan yang tinggi. Substituen yang dipilih dimasukkan dalam posisi-3 karena pada posisi 2 dan 5 dari tiofena akan digunakan untuk reaksi pembentukan polimer. Penelitian yang sebelumnya menemukan bahwa substituen pada posisi-3 akan menghasilkan suatu polimer yang lebih mudah diproses (Zotti, 1995).
Saya akan menjawab permasalahan No 2 Analisis retrosintetis adalah teknik pemecahan masalah dalam merencanakan sintesis organik. Analisis retrosintesis hanya akan berhasil jika di arahkan ke suatu tujuan tertentu. Tujuan dasarnya adalah untuk menghasilkan prekursor yang bertanggung jawab terhadap ketersediaan starting material. Namun, tujuan ini bisa digunakan sebagai dasar pedoman hanya ketika starting material yang mungkin, bisa diidentifikasi dari struktur target. Secara umum, starting material tidak akan diperoleh dengan mudah jika senyawa targetnya sangat kompleks ( dan oleh karena itulah digunakan retrosintesis analisi ).
BalasHapusNo 3 Diskoneksi ini adalah kebalikan dari mekanisme reaksi. Interkonversi gugus fungsi adalah proses pengubahan suatu gugus fungsional kedalam gugus yang lain dengan substitusi, eliminasi, oksidasi dan reduksi serta operasi balik yang digunakan dalam analisis. Sinton adalah fragmen ideal, biasanya suatu kation atau anion, akibat suatu diskoneksi. Reagen adalah senyawa yang digunakan dalam praktek untuk sinton (Warren, 1981).
BalasHapusParfum disintesis berdasarkan analisis retrosintetik terhadap senyawa 1-fenil-1,3-butanadione yaitu melalui pendekatan diskoneksi
Saya akan menjawab pertanyaan no 1 yaitu dengan Terjadi tumpang tindih orbital hibrid dengan orbital atom lain sehingga membentuk ikatan kovalen atau kovalen koordinasi.
BalasHapusnamun adapun yang harus diperhatikan dalam aturan hibridisasi yaitu:
1. Orbital yang bergabung harus mempunyai tingkat energi sama atau hampir sama
2. Orbital hybrid yang terbentuk sama banyaknya dengan orbital yang bergabung.
3. Dalam hibridisasi yang bergabung adalah orbital bukan electron
Saya akan menjawab permasalahan 2. Dari sudut pandang retrosintetik, penghapusan selektif unsur-unsur stereogenik tergantung pada ketersediaan transformasi stereosimplifikasi, pembentukan retron yang diperlukan dan kehadiran lingkungan spasial yang menguntungkan di prekursor yang dihasilkan oleh aplikasi transformasi tersebut. Stereokontrol pada transformasi stereosimplifikasi dapat diandalkan :
BalasHapus1. Mekanisme
2. Substrat atau reagen struktur bias (efek sterik / stereoelectronic harus dipertimbangkan)
Saya akan mencoba menjawab permasalahan Anda yg ke 1 :
BalasHapusPembentukan orbital hybrid melalui proses hibridisasi adalah sebagai berikut :
1. Salah satu electron yang berpasangan berpromosi ke orbital yang lebih tinggi tingkat energinya sehingga jumlah electron yang tidak berpasangan sama dengan jumlah ikatan yang akan terbentuk. Atom yang sedemikian disebut dalam keadaan tereksitasi.
2. Penggabungan orbital mengakibatkan kerapatan elektron lebih besar di daerah orbital hybrid.
3. Terjadi tumpang tindih orbital hibrid dengan orbital atom lain sehingga membentuk ikatan kovalen atau kovalen koordinasi.
saya jwab no 1 Keberagaman visualisasi 3D melalui komputer yang dirancang sesuai
BalasHapuskarakteristik ketiga subtopik stereokimia, memberikan kontribusi penting bagi
pengembangan penelitian terkait pembelajaran bidang keilmuan pendidikan
kimia, khususnya dalam pembelajaran sain Kimia Organik. Bagi mahasiswa calon
guru, pengalaman pembelajaran melalui beragamnya media, berpeluang
mempelajari konsep stereokimia secara bermakna. Selain itu, ketersediaan
program penggambaran molekul yang bersifat dinamis, dilengkapi operasi rotasi
secara interaktif, dan sekaligus menghitung energinya, diyakini dapat
meningkatkan penguasaan konsep, kemampuan spasial, dan kemampuan
memprediksi kestabilan molekul.
Oleh karena prilaku molekul bersifat abstrak dan berada pada level
mikroskopik (Gilbert, 2005), visualisasi molekul melalui komputer dapat
berfungsi sebagai media pembelajaran yang membantu menyampaikan informasi
guna memperoleh pengetahuan (Rusman, Kurniawan, & Riyana, 2011). Informasi
visual yang masuk ke dalam memori kerja, akan diseleksi. Informasi berkmakna
selanjutnya dikode menjadi bagian dari sistem pengetahuan yang disimpan dalam
memori jangka panjang (long-term memory). Hasil penelitian menunjukkan
bahwa level pengolahan informasi secara bermakna dan mendalam menyebabkan
retensi bersifat permanen daripada jenis pengolahan yang dangkal (Fergus Craik
& Robert Lockhart, 1972, dalam Matlin, 2009).
Saya akan mencoba menjawab permasalahan Anda yg ke 1 :
BalasHapusPembentukan orbital hybrid melalui proses hibridisasi adalah sebagai berikut :
1. Salah satu electron yang berpasangan berpromosi ke orbital yang lebih tinggi tingkat energinya sehingga jumlah electron yang tidak berpasangan sama dengan jumlah ikatan yang akan terbentuk. Atom yang sedemikian disebut dalam keadaan tereksitasi.
2. Penggabungan orbital mengakibatkan kerapatan elektron lebih besar di daerah orbital hybrid.
3. Terjadi tumpang tindih orbital hibrid dengan orbital atom lain sehingga membentuk ikatan kovalen atau kovalen koordinasi.
namun adapun yang harus diperhatikan dalam aturan