STEREOKIMIA
A.
KONFIGURASI MUTLAK DAN RELATIF
1. Ketentuan
Fischer (Konfigurasi Relatif)
Untuk
memudahkan kita dalam mempelajari stereokimia, kita perlu menguasai teknik
menggambar molekul yang lazim digunakan. Ada tiga teknik menggambar yang lazim
digunakan adalah menggambar struktur 3-D (tiga dimensi), proyeksi Newman, dan
proyeksi Fischer.
Proyeksi
Fischer sangat bermanfaat dalam penulisan struktur molekul gula(monosakarida).
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penulisan proyeksi Fischer.
Proyeksi Fischer adalah penggambaran struktur 3-D dalam bentuk 2-D (dua
dimensi). Pada proyeksi Fischer rantai karbon ditulis dari atas kebawah, dimana
gugus yang paling tinggi prioritasnya diletakkan pada bagian atas. Setiap
persilangan garis mengandung satu atom karbon. Atom atau gugus atom disebelah
kiri dan kanan dari rantai karbon berarti berada dibagian depan bidang
(mengarah kedepan kearah pembaca) dan yang bagian atas atau bawah dari atom
karbon yang manjadi perhatian berada dibelakang bidang (menjauhi pembaca).
Untuk
senyawa yang mempunyai atom C asimetris lebih dari satu, kadang-kadang
digambarkan menurut proyeksi Fisher. Ini untuk penyederhanaan, diberi nama atas
nama orang yang mengusulkan, yaitu Fisher.
Sistem
penulisan ini berdasarkan atas kesepakatan bahwa garis tegak merupakan proyeksi
dari ikatan yang mengarah kebelakang bidang gambar sedangkan garis berarti
proyeksi dari ikatan yang mengarah bidang gambar. Letak ini tidak boleh dirobah
begitu saja.
Penentuan konfigurasi
absolut melalui proyeksi Fisher ini dapat dilakukan sebagai berikut :
_ Tukar posisi
proyeksi, sehingga atom/gugus dengan
nomor prioritas
terendah berada disebelah atas dan
nomor prioritas yang
rendah disebelah bawah.
_ Note : rantai
terpanjang digambarkan sebagai garis
vertikal.
Apabila arah nomor
prioritas b c atau 2 3 = R
Apabila arah nomor
prioritas b ¬ c atau 2 ¬ 3 = S
Proyeksi Fisher ini
sampai sekarang masih banyak digunakan karena sederhana, terutama dalam
bidang kimia
karbohidrat
2. Ketentuan Cahn-Ingold-Prelog
(Konfigurasi Absolut)
Sistem
yang paling sukses untuk menunjukkan konfigurasi senyawa-senyawa umum adalah
konvensi Cahn-Ingold-Prelog. System ini menggunakan huruf R atau S untuk setiap
pusat kiral dalam molekul dan merupakan pilihan untuk menentukan konfigurasi
pusat kiral molekul obat.
Penentuan
setiap gugus yang melekat pada pusat kiral berdasarkan nomor atom yang
bersangkutan. Nomor atom yang lebih berat memiliki prioritas yang lebih utama,
sehingga atom hidrogen (H) pada urutan paling akhir. Jika keseluruhan prioritas
disekitar kiral pusat telah ditentukan. jika urutan prioritas gugus tersusun
menurut arah jarum jam disekitar pusat kiral, karbon kiral menerima konfigurasi
R (Rectus) dan jika sebaliknya sebagai konfigurasi S (Sinister). Cara penentuan
konfigusai R atau S sebagai berikut :
1.
Urutkan prioritas keempat atom yang
terikat pada pusat kiral berdasarkan nomor atomnya. Diketahui nomor atom Br =
35, Cl = 17, F = 9, H = 1, maka urutan prioritas keempat atom di atas adalah Br
> Cl > F > H.
2.
Gambarkan proyeksi molekul sedemikian
rupa hingga atom dengan prioritas terendah ada di belakang atau putar struktur
(1) dan (2) sehingga atom H ada di belakang.
3.
Buat anak panah mulai dari atom/gugus
berprioritas paling tinggi ke prioritas yang lebih rendah.
4.
Bila arah anak panah searah jarum jam,
konfigurasinya adalah R. Bila arah anak panah berlawanan dengan arah jarum jam,
konfigurasinya adalah S. Jadi konfigurasi struktur (1) adalah S, sedangkan
konfigurasi struktur (2) adalah R.
B.
PEMISAHAN CAMPURAN RASEMIK
Sebuah larutan
dimana enansiomer dari senyawa ada dalam jumlah yang sama disebut campuran
rasemik. Disimbolkan dengan (d/l)- atau ()- sebagai awalan nama zat. Terdiri
dari molekul kiral, tetapi tidak memiliki aktivitas optik. Proses terbentuknya
dari bahan kiral disebut rasemisasi. Salah satu cara untuk melakukannya adalah
dengan mencampur jumlah yang sama zat enansiomer.
Senyawa
kiral sudah banyak diproduksi secara sintetis dan umumnya terdapat dalam bentuk
campuran rasemat,yaitu campuran pasangan enansiomer sama banyak yang
masing-masing memutar bidang polarisasi cahaya sama besar tapi arah berlawanan.
Dalam sintesa organik,khususnya dibidang farmasi,ratusanobat–obatan telah disintesa
dari berbagi bahan. Sebagian diisolasi langsung dari alam, dan adapula yang dibuat
seluruhnya dilaboratorium dan tidak terdapat dialam. Obat-obatan yang disintesis
dilaboratorium, umumnya dijual dalam bentuk rasematnya.
Artinya
dalam produk tersebut terdapat campuran enatiomer lawannya, misalkan suatu senyawa
dengan enatiomer(+) didalamnya juga terdapat senyawa dengan bentuk molekul sama
tapi merupakan isomer(-) sehingga dalam keadaan ini obat masih belum bisa digunakan,
karena sifat elektroniknya saling meniadakan, akibatnya aktifitas biologis dari
senyawa yang diinginkan menjadi inaktif. Sehingga perlu dilakukan proses pemisahan
antara campuran enatiomer tersebut dalam rasematnya.
CARA PEMISAHAN RASEMAT
1.
Resolving agent kiral
Teknik
ini bergantung pada enantiomer yang memiliki sifat fisik identik dan diastereomer
umumnya yang memiliki sifat berbeda. Contoh: memisahkan enansiomer asam2-hydroxylpropionic.
Perlu ditambahkan sebagai resolving agent untuk (R)-2-fenil-etilamin. Kedua enantiomer
berinteraksi dengan(R)-2-fenil-etilamin untuk membentuk dua spesies yang berbeda
garam yang diastereomer satu sama lain. Para diastereomer kemudian dapat mengkristal
secara terpisah dan rasemat berhasil dipisahkan secara sempurna.
2.
Kromatografi kiral
Dalam
proses ini, rasemat dijalankan melalui kolom yang diisi dengan zat kiral. Enansiomer
akan berinteraksi secara berbeda dengan substansi dan kemudian akan mengelusi (atau
menyaring melalui substansi) pada tingkat yang berbeda. Teknik ini juga diterapkan
untuk campuran enantiomer samping campuran rasemat, misalnya untuk memurnikan spesies
dari sejumlah kecil enansiomernya.
Assalamualaikum. Saya ingin bertanya, mengapa kita perlu melakukan pemisahan senyawa resemik ?
BalasHapusTerimakasih
Terimakasih atas pertanyaannya, saya akan mencoba menjawab :
BalasHapusDalam sintesa organik, khususnya di bidang farmasi, ratusan obat –obatan telah disintesa dari berbagi bahan. Sebagian diisolasi langsung dari alam, dan ada pula yang dibuat seluruhnya di laboratorium dan tidak terdapat di alam. Obat-obatan yang disintesis di laboratorium, umumnya dijual dalam bentuk rasematnya. Artinya dalam produk tersebut terdapat campuran enatiomer lawannya, misalkan suatu senyawa dengan enatiomer (+) di dalamnya juga terdapat senyawa dengan bentuk molekul sama tapi merupakan isomer (-) sehingga dalam keadaan ini obat masih belum bisa digunakan, karena sifat elektroniknya saling meniadakan, akibatnya aktifitas biologis dari senyawa yang diinginkan menjadi inaktif. Sehingga perlu dilakukan proses pemisahan antara campuran enatiomer tersebut dalam rasematnya. Pemisahan enantiomer adalah penelitian yang banyak dilakukan dalam analisis kimia, terutama dalam bidang biologi dan farmasi, karena obat kiral diberikan sebagai salah satu enantiomer atau sebagai campuran rasemat. Sering kali dua enantiomer dari obat rasemat yang sama memiliki efek farmakologi yang berbeda. Sebagai contoh S(+)-Propanolol sangat lebih aktif dari pada enantiomernya. Anastetik ketamin diberikan sebagai campuran rasemat, dan S(+)-ketamin lebih potensi dari pada R(-)-ketamin, disamping itu bentuk R(-)- menyebabkan efek setelah operasi. Karena efek samping yang mungkin disebabkan oleh hadirnya component campuran dalam rasemat obat, sehingga saat ini kecendrungan industry farmasi dalam mempersiapkan obat dalam satu enantiomer saja. Beberapa obat yang beredar dalam bentuk campuran rasemik Contohnya adalah:
1. Obat Thalidomide : Obat ini dipasarkan di Eropa sekira tahun 1959-1962 sebagai obat penenang. Obat ini memiliki dua enantiomer, di mana enantiomer yang berguna sebagai obat penenang adalah (R)-Thalidomide. Tetapi ibu hamil yang mengonsumsi enantiomernya yaitu (S)-Thalidomide justru mengalami masalah dengan pertumbuhan anggota tubuh janinnya. Sedikitnya terjadi 2000 kasus kelahiran bayi cacat pada tahun 1960-an. Hal ini merupakan tragedi besar yang tidak dapat dilupakan dalam sejarah obat-obat kiral.
2. Nikotin : (-)Nikotin dilaporkan lebih beracun dan berbahaya dibandingkan dengan (+)Nikotin. Tanda “+” menyatakan arah rotasi polarimeter sesuai arah jarum jam, sedangkan tanda “-” menyatakan arah rotasi polarimeter berlawanan arah jarum jam.
3. Tiroksin : Tiroksin adalah hormon yang dihasilkan kelenjar tiroid. (-) Tiroksin meregulasi metabolisme tubuh, sedangkan (+) Tiroksin tidak menghasilkan efek regulasi apa pun.
assalamualaikum saya ingin bertanya pada saudari vini apakah ada kendala atau hambatan dalam melakukan pemisahan resemik itu sendiri
BalasHapusassalamu'alaikum vini gentari febryani. saya ingin menambahkan bahwa Pada Konfigurasi relatif dan mutlak memiliki beberapa aturan yang berguna untuk memperjelas konfigurasi mutlak dan relatif. Semua aturan berprioritas pada nomor atom. semoga bermanfaat, wassalamu'alaikum wr.wb.
BalasHapussaya akan mencoba menjawab pertanyaan saudari riantinitawulandari :
BalasHapusharus diingat dua prinsip dasar isomer optik yaitu:
1. Sepasang enantiomer memiliki sifat-sifat fisika (titik didih, kelarutan, dan lain-lain) yang sama tetapi berbeda dalam arah rotasi polarimeter dan interaksi dengan zat kiral lainnya.
2. Sepasang diastereoisomer memiliki sifat-sifat fisika dan sudut rotasi polarimeter yang berbeda satu sama lain. Bahkan sering dalam bereaksi mengambil cara yang berlainan. Artinya kita bisa memisahkan campuran dua diastereoisomer dengan cara-cara kimia (destilasi, kristalisasi, dan lain-lain). Akan tetapi tidak bisa memisahkan campuran dua enantiomer dengan cara-cara fisika, karena sepasang enantiomer memiliki properti fisika yang sama. Kesimpulannya, kita dapat dengan mudah memisahkan campuran dua diastereoisomer, tapi akan kesulitan memisahkan campuran dua enantiomer.
Caranya memperoleh suatu enantiomer dengan enantiomeric excess (EE) yang tinggi, Louis Pasteur dikisahkan pernah memisahkan dua enantiomer Natrium Amoium Tartarat menggunakan pinset. Hal ini dapat terjadi karena dua enantiomer itu mengkristal secara terpisah. Cara ini sering disebut cara resolusi. Cara ini kurang efektif karena tidak semua enantiomer mengkristal secara terpisah.
Jadi resolusi tidak dapat dianggap sebagai teknik yang umum. Cara lain yang sering ditempuh para ahli kimia adalah rute biokimia dengan memakai enzim atau mikroorganisme untuk memproduksi enantiomer murni. Sayangnya tidak semua enantiomer dapat diproduksi dengan ee yang tinggi melalui rute biokimia ini. Hal ini dikarenakan kespesifikan enzim dan mikroorganisme. Sebagai contoh bakteri Pseudomonas putida belum tentu dapat digunakan untuk memisahkan (+)-Mentol dengan (-)-Mentol.
Para ahli kimia organik seperti Ryoji Noyori dan William S. Knowles tidak kehilangan akal dalam menyelesaikan permasalahan ini. William S. Knowles berhasil mensintesis senyawa yang disebut (R,R)-DiPAMP (Gambar 2.). Ia menggunakan (R,R)-DiPAMP sebagai ligan untuk membentuk senyawa kompleks dengan logam Rh. Senyawa kompleks ini sangat bermanfaat dalam proses hidrogenasi asimetrik gugus enamida. Dengan senyawa kompleks ini, ia berhasil mensintesis L-DOPA yang sangat berguna dalam terapi penyakit Parkinson dengan kemurnian 95 persen ee. Kedua penemuan ini telah membuka cakrawala baru dalam ilmu pengetahuan dan teknologi. Menurut laporan, sampai tahun 2000, penjualan obat kiral dalam bentuk enantiomer murni di dunia telah mencapai 123 miliar dolar AS. Itulah tadi kendala yang pernah dialami para ahli kima organik yang bisa teratasi akibat perkembangan ilmu pengetahuan yang tidak pernah berhenti. Terimakasih
assalam mualaikum wr wb....
BalasHapusdi kesempatan ini saya mau bertanya pada embagian sterokimia di situ di dapatkan ada 2 cara yaitu keentuan fischen dan ketentuan cahn ingold pelog,ketentuan mana yang lebih relatif dalam mempelajari streokimia dan sebutkan juga kekuranggan dari masing-asing ketentuan tersebut?
saya akan mencoba menjawab pertanyaan saudara tesa pratama :
BalasHapusDengan mengunakan Proyeksi Fischer, sistem penggambaran konfigurasi gugus disekitar pusat kiral yang berbeda (susunan ruang atom atau gugus yang menempel pada karbon kiral), yaitu konvensi D dan L. Metode ini banyak digunakan dalam biokimia dan kimia organik terutama untuk karbohidrat dan asam amino. Untuk senyawa yang mempunyai atom C asimetris lebih dari satu, kadang-kadang digambarkan menurut proyeksi Fisher. Ini untuk penyederhanaan, diberi nama atas nama orang yang mengusulkan, yaitu Fisher. Proyeksi Fisher ini sampai sekarang masih banyak digunakan karena sederhana, terutama dalam bidang kimia karbohidrat.
Sistem yang paling sukses untuk menunjukkan konfigurasi senyawa-senyawa umum adalah konvensi Cahn-Ingold-Prelog. System ini menggunakan huruf R atau S untuk setiap pusat kiral dalam molekul dan merupakan pilihan untuk menentukan konfigurasi pusat kiral molekul obat. Setiap atom yang berikatan langsung dengan atom-atom karbon ikatan rangkap ditentukan prioritasnya berdasarkan nomor atomnya, dengan ketentuan bahwa nomor atom yang lebih tinggi mempunyai prioritas yang lebih tinggi pula. Pada kebanyakan senyawa, penamaan dapat dimulai dengan menentukan rantai hidrokarbon Ingold Prelog jika ambiguitas masih saja ada pada struktur rantai hidrokarbon induk. Nama dari rantai induk dimodifikasi dengan akhiran gugus fungsi yang memiliki prioritas tertinggi, sedangkan gugus fungsi sisanya diindikasikan dengan awalan yang dinomori dan disusun secara alfabetis. Konvensi Chan, Ingold & Prelog, yaitu mengenai konvensi R-S. KonvensiR S berguna untuk menunjukkan enantiomer yang dimaksud tanpa harusmenggambarkan susunan atom/gugus pada pusat kiral (susunan atom/gugusatom yang terikat pada pusat kiral).
Ass saya ingin menanyakan dengan kromatografi apa agar dapat memisahkan campuran resemis ?
BalasHapus