Stereochemical Considering In Planning Synthesis

Analisis dimulai dengan suatu pemeriksaan untuk menentukan jika ada metode yang dapat menyederhanakan molekul. Penyederhanaan akan memperpendek sintesis dan analisis retrosintetik diperkirakan akan mengikuri jalur tersebut. salah satu contoh penerapan aturan pendekatan strategi ikatan.

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 a sintesis kimia kemudian dapat dikembangkan.

Analisis retrosintetik didasarkan pada reaksi yang diketahui (misalnya Reaksi Wittig, oksidasi, reduksi dll. Rencana sintetis dihasilkan dari analisis retrosintetik akan menjadi peta jalan untuk memandu sintesis target molekul.

Kekuatan analisis retrosintesis menjadi bukti dalam rancangan sintesis. Sasaran analisis retrosintesis adalah penyederhanaan struktur kimia. Seringkali, suatu sintesis akan memiliki lebih dari satu jalur sintesis yang mungkin. Retrosintesis cocok untuk mengungkap berbagai kemungkinan jalur sintesis yang berbeda dan membandingkannya berdasarkan logika dan panjang jalur. Perlu suatu basis data untuk setiap tahapan analisis, untuk menentukan komponen mana yang telah tersedia dalam literatur. Jika hal ini terjadi, tidak perlu eksplorasi lanjutan terhadap senyawa tersebut.

Sintesis adalah proses konstruksi yang melibatkan konversi molekul sederhana atau tersedia secara komersial menjadi kompleks molekul menggunakan reagen spesifik yang terkait dengan yang diketahui reaksi dalam skema retrosintetik.

Sintesis dapat dikelompokkan menjadi dua kategori besar :

Sintesis Linear

Dalam sintesis linier, molekul target disintesis melalui suatu serangkaian transformasi linear.

Sintesis Konvergen

Dalam sintesis konvergen, fragmen kunci dari molekul target disintesis secara terpisah atau independen dan kemudian disatukan pada tahap selanjutnya dalam sintesis untuk membuat molekul target.

Planning Synthesis

Ketika mengevaluasi berbagai skema retrosintetik dari molekul target, penting untuk mengenali fitur strategis dari molekul yang harus diperhatikan oleh sintesis.

Pertimbangkan sintesis kimiawi dari Muscalure untuk menghargai bagaimana dua rencana retrosintetik cocok, tetapi yang paling penting, perhatikan penggunaan reagen spesifik yang mengubah intermediet dalam skema retrosintetik pada molekul target.

Membandingkan dua jalur sintetis menunjukkan bahwa sementara rute Wittig adalah konvergen, stereokimia dari ikatan ganda tidak dikontrol secara stereospecifically.

Jalur linear reduksi parsial stereospesifik dari alkuna terminal adalah rute yang lebih disukai ke Muscalure.

Analisis retrosintetik dan perencanaan sintetis membutuhkan pelatihan (pengetahuan tentang kimia) dan pengalaman (aplikasi praktis dari kimia).

Pengetahuan knowledgebase yang lebih luas adalah dalam kimia organik, semakin banyak pilihan yang tersedia bagi seseorang untuk mengembangkan berbagai rute sintetis ke molekul target. Salah satu jalur retrosintetik ini dapat berubah menjadi lebih praktis dan dapat dieksekusi daripada yang lain.

Rencana sintetik yang baik harus mempertimbangkan mempertimbangkan keuntungan dari sintesis konvergen, jika memungkinkan, melalui sintesis linier.

Strategies in Synthetic Planning

1.      Berjuang Untuk Sukses Dan Manajemen Biaya Yang Baik

Dalam merencanakan sintesis menghasilkan sejumlah besar jalur retrosintetik ke molekul target : Periksa jalur retrosintetik ini untuk mengidentifikasi di antara mereka rute sintetik optimal yang reagennya tersedia dan murah.

2.      Konvergensi Vs Sintesis Linear

Ketika mempertimbangkan pemutusan dalam analisis retrosintetik dari molekul target yang kompleks, cobalah (jika mungkin) untuk membagi molekul menjadi dua bagian pada ikatan yang nyaman. Ini akan memungkinkan perumusan sintesis konvergen dengan beberapa mini-sintesis yang mengarah ke molekul target.

3.      Bidik Pemutusan Yang Mengarah Pada Penyederhanaan Terbesar Dari Molekul Target

Mengingat pilihan pemutusan mungkin, yang terletak di titik-titik cabang atau pada cincin lebih strategis karena mereka biasanya memberikan fragmen rantai lurus yang lebih cenderung tersedia secara komersial atau hanya disiapkan.

4.      Identifikasi Dan Manfaatkan Simetri Yang Melekat Dalam Suatu Molekul Target

Memanfaatkan simetri di TM atau intermedietnya dapat secara dramatis menyederhanakan retrosintesisnya. Ini juga dapat memberikan kesempatan untuk mengidentifikasi jalur konvergen dalam sintesis.

5.      Perkenalkan Gugus Fungsi Reaktif Pada Tahap Akhir Sintesis

Seringkali sulit untuk secara selektif bereaksi pada kelompok fungsional yang kurang reaktif ketika fungsi yang lebih reaktif hadir dalam molekul yang sama. Kelompok-kelompok fungsional reaktif seperti itu biasanya termasuk yang pertama terputus selama analisis retrosintetik.

Analisis retrosintetik asam 2,4-dichlorophenoxyacetic (2,4-D), herbisida umum untuk kontrol gulma berdaun lebar, ditunjukkan di bawah ini :

Sintesis Dari Weed-Killer, 2,4-D

Berdasarkan rencana retrosintesis sebelumnya, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) dapat disintesis seperti yang ditunjukkan di bawah ini :

Sintesis Alternatif Pembunuh Gulma, 2,4-D

Sintesis 2,4-D juga dapat didekati berdasarkan pada alternatif retrosintetik dan rencana sintetik yang disorot di bawah ini :

6.      Selama Analisis Retrosintesis Memperkenalkan Kelompok Fungsional Tambahan, Jika Perlu, Untuk Memfasilitasi Pemutusan Lebih Lanjut: Strategi Fungsional Penambahan Kelompok (FGA)

Strategi penambahan kelompok fungsional dalam analisis retrosintetik melibatkan pengenalan kelompok fungsional tambahan di lokasi strategis dalam retron, jika perlu, untuk memandu pemutusan lebih lanjut berdasarkan reaksi pembuatan ikatan kuat yang diketahui.

Penambahan grup fungsional mis. ikatan ganda atau gugus karbonil dapat berfungsi untuk mengarahkan reaktivitas ke lokasi spesifik dari suatu molekul yang secara signifikan menyederhanakan sintesis.

Strategi Penambahan Kelompok Fungsional

Sebagai contoh, seseorang dapat memperkenalkan gugus karbonil dalam molekul target sikloheksana tersubstitusi yang dapat membantu memandu pengenalan substituen melalui alkilasi enolat.

7.      Gunakan Kelompok Pelindung Jika Tidak Bisa Dihindari

Mengingat bahwa penggunaan kelompok pelindung menambah jumlah langkah sintesis, gunakan hanya ketika benar-benar diperlukan.

Stereochemical Strategies

Sejumlah pereaksi kimia memiliki kebutuhan stereokimia yang berbeda. Transformasi stereokimia (seperti penataan ulang Claisen dan reaksi Misunobu) dapat menghilangkan atau memindahkan kekhiralan yang diinginkan sehingga menyederhanakan target.

Strategi berbasis-stereokimia terdiri atas penghapusan stereosentris dan stereorelasi yang terkendali.

Stereokontrol seperti itu dapat muncul dari kontrol struktur substrat atau dari kontrol mekanisme transformasi.

Dalam kasus yang kemudian, retron dari transformasi tertentu mengandung informasi stereokimia kritis (absolut atau relatif) pada satu atau lebih stereocenters.

Stereocomplexity tergantung pada jumlah elemen stereogenik yang ada dalam sebuah molekul dan lokasi spasial dan topologi mereka relatif satu sama lain.

Unsur stereogenik adalah fokus stereoisomerisme (pusat stereogenik, sumbu, atau bidang) dalam molekul seperti itu bahwa pertukaran dua ligan (yaitu 1 dan 2) yang melekat pada atom dalam molekul seperti itu mengarah ke stereisomer.

Dari sudut pandang sintetis, pengenalan pusat-pusat stereogenik baru ke dalam TGT biasanya dicapai dengan menggunakan dua proses yang berbeda secara mendasar :

Paling sering melalui penambahan satu atau wajah stereoheterotopic (enantio- atau diastereotopic) lainnya dari ikatan rangkap, tetapi juga dengan modifikasi selektif atau penggantian ligan stereoheterotopic.

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 :

1.      Mekanisme

2.      Substrat atau reagen struktur bias (efek sterik / stereoelectronic harus dipertimbangkan)

PERTANYAAN  :

1. Sintesis dibagi menjadi dua kategori besar yaitu sintesis linear dan konvergen, Apa perbedaan pada kategori tersebut ?

2. Mengapa stereokimia harus dipertimbangkan ? Dan dari mana asal stereokimia tersebut ?

Process Chemistry And Combinatorial Chemistry

Proses enumerasi, atau pencacahan semua pengaturan yang mungkin dari sekumpulan objek berjumlah tertentu secara satu per satu merupakan cara untuk mendapatkan jumlah pengaturan yang mungkin dibuat dari sekumpulan objek tersebut. Cara ini merupakan cara paling sederhana. Akan tetapi, dalam kasus jumlah objek yang banyak, enumerasi dapat menjadi sangat lama dan mustahil untuk dapat dilakukan dengan tepat.

Proses enumerasi yang kurang mangkus, terutama dalam menangani objek dalam jumlah besar, dapat diatasi dengan pendekatan secara kombinatorial. “Kombinatorial adalah cabang matematika untuk memperoleh jumlah cara pengaturan objek-objek tertentu dalam himpunannya”. Dengan menghitung secara kombinatorial, dapat diperoleh jumlah kemungkinan pengaturan dari sejumlah objek dalam suatu himpunan tanpa harus mengenumerasi kemungkinan tersebut secara satu per satu. Meskipun kombinatorial tidak meniadakan keharusan melakukan enumerasi pada semua kasus, kombinatorial menjadi sangat membantu dalam pemecahan masalah, seperti menghitung jumlah kemungkinan sandi lewat (password) yang harus dicoba untuk menyusup ke dalam sistem atau menghitung kombinasi yang memungkinkan dari nomor seri yang unik. Kombinatorial juga berkaitan dengan ilmu peluang dan statistika untuk menghitung peluang diskrit.

Pengertian Dan Sejarah Singkat

Kimia kombinatorial merupakan suatu pendekatan dalam ilmu kimia yang melibatkan sintesis berbagai jenis molekul yang berjumlah banyak tetapi erat terkait satu sama lain. Proses ini dibantu oleh simulasi dengan komputer dan peralatan robotik.

Kimia kombinatorial mulai digunakan oleh industri pada tahun 1990-an. Namun sebenarnya, perkembangannya sudah dimulai pada tahun 1960-an, pada penelitian tentang sintesis fase padat dari peptida, komponen protein, oleh Robert Bruce Merrifield dari Rockfeller University. Kemudian, teknik sintesis ini dikembangkan lebih lanjut oleh H. Mario Geysen pada tahun 1980-an.

Proses Tradisional Dan Proses Kimia Kombinatorial

Yang membedakan proses sintesis kimia secara tradisional dengan proses secara kombinatorial adalah bahwa dalam proses dengan kimia kombinatorial, pereaksi (reaktan) direaksikan bersama-sama dan membentuk banyak hasil reaksi dari reaksi kimia yang berbeda-beda.

Perbandingan antara proses sintesis kimia secara tradisional dan kombinatorial dapat diilustrasikan sebagai berikut :

Pada sintesis secara tradisional, sesuai pada contoh di atas, dimisalkan senyawa A direaksikan dengan senyawa B membentuk senyawa AB. Reaksi dilakukan satu demi satu. Sementara itu, pada sintesis secara kombinatorial, dimungkinkan untuk membuat setiap kombinasi yang memungkinkan, mulai dari A1 hingga An, dengan B1 hingga Bn.

Teknik sintesis kimia secara kombinatorial dapat dibuat dalam campuran (bersatu tetapi susunan kimianya masih terpisah secara kimiawi) atau sintesis fase padat.

Kombinatorial katalis heterogen adalah metode pembuatan material padat dalam jumlah banyak dengan sifat atau kandungan yang berbeda, yang dilanjutkan dengan uji aktifitas dan selektifitas katalitik secara cepat dan terpadu. Pada teknologi kombinatorial digunakan perlengkapan yang biasanya berukuran mikro, dijalankan secara otomatis (robotik) yang didasarkan pada komputasional dan teknologi informasi (pemrograman). Untuk lebih memperjelas, Gambar 1 menunjukkan perbandingan waktu penggunaan metode konvensional dengan teknologi kombinatorial dalam bidang katalis.

Analisis Kombinatorial

Proses sintesis molekul-molekul secara kombinatorial dapat menghasilkan banyak ragam molekul. Kimia kombinatorial berperan dalam penemuan beragam molekul senyawa baru yang susunannya berbeda, tetapi serupa.

Melalui analisis kombinatorial, dapat diperoleh jumlah molekul yang terbentuk melalui suatu proses kimia kombinatorial. Perhitungannya menggunakan aturan perkalian. Misalnya, terdapat tiga kelompok molekul, yaitu R1, R2, dan R3. Jika diasumsikan tiga kelompok molekul tersebut tidak bereaksi membentuk senyawa baru dengan sesama kelompoknya, yaitu molekul R1 tidak bereaksi dengan molekul R1 lainnya, demikian juga R2 dan R3, jumlah molekul baru yang dapat terbentuk adalah :

dengan N adalah jumlah molekul yang direaksikan dalam tiap-tiap kelompoknya.

Proses Sintesis Kombinatorial Pada Fase Padat

Sintesis fase padat dianggap sebagai awal perkembangan kimia kombinatorial. Hal ini telah berkontribusi dalam penemuan bahan-bahan baru di bidang obat-obatan, katalisator (pemercepat reaksi), atau penemuan bahan-bahan alam. Sintesis ini merupakan sintesis organik dengan menggunakan bahan pendukung dalam wujud padat. Agar dapat berlangsung, sintesis fase padat memerlukan beberapa komponen, yaitu :

1. Bahan polimer yang inert (tidak tergantung) terhadap kondisi sintesis

2. Pengait substrat (zat-zat yang direaksikan)

3. Strategi perlindungan untuk dapat melakukan proteksi atau deproteksi secara selektif terhadap gugus-gugus reaktif

Sintesis kimia secara kombinatorial pada fase padat memanfaatkan suatu proses yang dinamakan sebagai sintesis “campur dan pisahkan”. Proses ini dilakukan dengan membagi bahan pendukung reaksi berupa resin ke dalam beberapa porsi. Setelah itu, tiap-tiap porsi dimasukkan ke dalam masing-masing pereaksi untuk mengaktifkan pereaksi. Setelah reaksi pengaktifan selesai, dilakukan pencucian untuk membersihkan sisa-sisa pereaksi sisa berlebih. Kemudian, porsi-porsi tersebut dicampurkan secara merata. Setelah proses pencampuran, hasil reaksinya kemudian boleh jadi dipisah-pisahkan lagi ke dalam

sejumlah porsi. Reaksi dalam sintesis ini menghasilkan jumlah yang lengkap dari senyawa-senyawa dimer (senyawa yang strukturnya merupakan gabungan dari dua buah komponen penyusun) yang mungkin terbentuk.

Jika dimisalkan terdapat X buah komponen (senyawa) yang direaksikan melalui proses yang telah disebutkan sebelumnya, jumlah dimer yang terbentuk adalah :

Jumlah tersebut sesuai dengan aturan perkalian, yang telah disebutkan sebelumnya. Jika proses diulangi sebanyak n kali dengan mereaksikan hasil reaksi sebelumnya dengan komponen satuannya (yang berjumlah X), hasil reaksi yang terbentuk meningkat secara eksponensial, yaitu :

Rumus pada persamaan 12 tersebut sebenarnya merupakan perluasan dari kaidah perkalian, yang juga telah disebutkan sebelumnya. Hal ini menunjukkan bahwa hanya dengan beberapa langkah reaksi, dapat terbentuk banyak ragam molekul yang susunannya berbeda tetapi mirip.

Proses Sintesis Kombinatorial Dengan Larutan

Proses sintesis secara tradisional melibatkan reaksi secara bertahap. Hasil reaksi dikarakterisasi dan dimurnikan terlebih dahulu, kemudian melalui proses screening (pemisahan). Setelah pemisahan, tahap ini dapat dilakukan lagi secara berulang untuk membangun senyawa analog (senyawa yang berbeda jenis tetapi serupa) lainnya.

Sementara itu, pada sintesis secara kombinatorial, yang berlangsung secara paralel, substrat bereaksi dengan sejumlah reaktan lainnya membentuk hasil reaksi sejumlah tertentu. Kumpulan ini kemudian melalui proses screening, pemisahan molekul-molekulnya, umumnya tanpa melalui proses pemurnian. Karakterisasi juga dilakukan, tetapi secara lebih minimum. Saringan yang digunakan untuk screening ini memiliki keluaran lebih besar daripada yang digunakan pada sintesis secara tradisional.

Seperti pada sintesis kombinatorial pada fase padat, sintesis larutan secara kombinatorial juga mempercepat pembentukan senyawa-senyawa baru. Terlihat dari gambar, bahwa pada saat yang bersamaan, dapat dihasilkan tiga macam hasil reaksi. Setelah terbentuknya hasil reaksi, karena yang bereaksi pada tahapan selanjutnya adalah kumpulan substrat, hasil reaksi pada tahap berikutnya juga meningkat jumlahnya secara eksponensial.

Aplikasi Dan Perkembangan Kimia Kombinatorial

Metode komputasi pada virtual screening dalam pembuatan obat-obatan dapat dimanfaatkan sebagai alat bantu prediksi atau simulasi bagaimana suatu senyawa tertentu bereaksi dengan protein sasaran tertentu. Simulasi dengan komputer ini berguna, khususnya dalam membuat hipotesis atau merencanakan penyempurnaaan terhadap bahan obatobatan yang sudah ada.

Penggunaan pemisahan secara maya memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan eksperimen secara langsung, antara lain :

1. Biaya yang lebih rendah, karena tidak perlu membeli senyawa uji

2. Dimungkinkan untuk meneliti senyawa yang belum pernah disintesis tanpa harus melakukan pengujian secara eksperimen langsung

Meskipun pengujian dapat dilakukan secara maya, tetap dibutuhkan eksperimen secara nyata agar suatu senyawa hasil uji dapat dimanfaatkan secara nyata. Pengujian secara maya menggunakan simulasi komputer tetap tidak dapat menggantikan proses pengujian dengan eksperimen secara sepenuhnya.

Selain dalam bidang farmasi, produksi bahan obat-obatan, kimia kombinatorial juga berperan dalam bidang material. Bahan-bahan baru, seperti misalnya bahan yang dapat menghasilkan cahaya tanpa panas (luminescent) dengan substrat silikon.

PERTANYAAN :

1. Selain pada proses sintesis fase padat, terdapat juga proses sintesis kombinatorial yang dilakukan pada larutan. Hal ini dilakukan untuk mengatasi keterbatasan pada sintesis fase padat, Apakah ketebatasan pada sintesis fase padat dan kelebihan dengan larutan tersebut ?

2. Pada teknologi kombinatorial digunakan perlengkapan berukuran mikro secara otomatis (robotik) dan teknologi informasi (pemrograman). Apa gagasan utama dari penggunaan teknologi kombinatorial tersebut ? Dan apa manfaat terbesar dari kimia kombinatorialnya ?

Pericyclic Reactions : The Diels-Alder Reactions

Pengertian Reaksi Perisiklik

Reaksi perisiklik adalah reaksi poliena terkonjugasi yang berlangsung dengan mekanisme serempak seperti reaksi SN2 yakni ikatan ikatan lama terputus ketika ikatan baru terbentuk dan semuanya terjadi dalam satu tahapan. Reaksi perisiklik dikarakteristikan oleh suatu keadaan transisi siklik yang melibatkan ikatan ikatan pi. Dalam reaksi perisiklik terdapat tiga macam reaksi, yaitu :

1. Reaksi Sikloadisi

Reaksi sikloadisi adalah reaksi di mana dua molekul bergabung membentuk sebuah cincin. Dalam reaksi ini dua ikatan pi diubah menjadi ikatan sigma. Contoh reaksi sikloadisi ialah reaksi Diels-Alder.

Kedua pereaksi dalam reaksi Diels-adler digolongkan sebagai diena dan dienofil. Diena adalah senyawa alifatik yang memiliki dua ikatan ganda. Bila ikatan ganda ini dipisahkan oleh hanya satu ikatan tunggal, senyawa ini disebut sebagai diena konjugasi (diolefin konjugasi). Diolefin tak-terkonjugasi memiliki ikatan ganda yang terpisah (terisolasi) oleh lebih dari satu ikatan tunggal. Reaksi Diels-Adler tidak berlangsung melalui zat antara bersifat ion, namun dienadan dienofilnya mempengaruhi laju reaksi.

Sikloadisi dibagi menjadi beberapa tipe antara lain sikloadisi [2+2], [4+2], [4+4], [6+2], [6+2], [6+4], dan lain-lain. Dua angka tersebut melambangkan jumlah electron pi yang terlibat dalam suatu reaksi sikloadisi.

2. Reaksi elektrosiklik

Reaksi reaksi reversible dalam mana suatu senyawa dengan ikatan rangkap berkonjugasi menjalani siklisasi. Dalam siklisasi, dua electron pi digunakan untuk membentuk iktan sigma. Reaksi elektrosiklik adalah antar-ubahan (interconversion) serempak dari suatu poliena berkonjugasi dan suatu sikloalkena. Reaksi kebalikannya, yaitu reaksi pembukaan cincin, berlangsung dengan mekanisme yang sama, tetapi dengan arah berlawanan.

3. Reaksi Sigmatropik

Penataan ulang sigmatropik ialah geseran intermolekul serempak dari suatu atom atau gugus atom. Yaitu migrasi dari suatu ikatan sigma pada sistem elektron phi ke suatu posisi baru. Contoh rearrangement tingkat [3,3], ikatan sigma pada karbon no 3 bermigrasi ke posisi baru yang berjarak 3 karbon.

Melibatkan keadaan transisi berkarakter aromatis.

Contoh lainnya reaksi perisiklik :

Senyawa 2,4,6-Oktatriena merupakan senyawa hidrokarbon berantai delapan tak jenuh berikatan ganda. Jumlah ikatan ganda pada senyawa ini adalah tiga oleh karena itu senyawa ini termasuk dalam kelompok triena. Ikatan ganda pada 2,4,6-oktatriena berselang-seling sehingga memungkinkan electron gugus fungsi dapat dipindahkan sepanjang rantai karbon atau dengan kata lain ikatan ganda pada senyawa ini dapat mengalami konjugasi. 2,4,6-oktatriena yang lebih umum dipasarkan dalam bentuk 2,6-dimetil-2,4,6-oktatriena.

Reaksi elektrofiliknya dapat dilihat pada reaksi di bawah. 2,4,6-oktatriena dapat mengalami reaksi elektrosiklik melalui dua mekanisme. (2E, 4Z, 6E)-oktatriena dapat bereaksi menjadi cis 5,6-dimethyl-1,3-cyclohexadiena dengan gerakan disrotasi. Sementara itu  (2E, 4Z, 6Z)-oktatriena dapat bereaksi menjadi cis 5,6-dimetil-1,3-sikloheksadiena dengan gerakan konrotasi.Sebaliknya (2E, 4Z, 6E)-oktatriena dapat bereaksi menjadi trans 5,6-dimethyl-1,3-cyclohexadiena dengan gerakan konrotasi dan (2E, 4Z, 6Z)-oktatriena dapat bereaksi menjadi trans 5,6-dimetil-1,3-sikloheksadiena dengan gerakan disrotasi.

Reaksi penataan ulang sigmatropik dikelompokkan berdasarkan sistem penomoran rangkap yang merujuk ke posisi-posisi relative atom  yang terlibat dalam perpindahan. Pada senyawa 2,4,6-oktatriena, penataan-ulang sigmatropik yang terjadi adalah penataan-ulang sigmatropik [3,3]. Hal ini karena atom 3dari gugus berpindah menjadi terikat pada atom 3 dari rantai arkenil.

Reaksi Diels-Alders

Reaksi Diena Terkonjugasi Dengan Alkena

Diena terkonjugasi mengalami beberapa reaksi yang unik. Salah satunya ditemukan pada tahun 1928 ketika Otto Diels dan Kurt Alder menunjukkan bahwa banyak diena terkonjugasi mengalami reaksi adisi dengan alkena atau alkuna tertentu. Jenis reaksi antara diena terkonjugasi dan alkena tersubstitusi (umumnya dinamakan sebagai dienofil), membentuk sikloheksena tersubstitusidinamakan reaksi Diels-Alder. Atas penemuan ini mereka berhasil mendapatkan hadiah Nobel di bidang Kimia pada tahun 1950.

Reaksi Diels Alder merupakan reaksi sikloadisi yang bergantung pada suhu dan mekanismenya melibatkan tumpang tindih antara orbital sigma dan orbital phi. Reaksi ini terjadi antara molekul dengan dua ikatan rangkap dua terkonjugasi (diena) dan molekul dengan satu ikatan rangkap dua (dienofil) serta menghasilkan dua ikatan karbon-karbon yang baru dan satu molekul sikoheksana yang tidak jenuhdalam satu langkah.

Reaksi Diels-Alder adalah proses perisiklik, yang terjadi pada satu langkah dengan pendistribusian kembali elektron ikatan secara melingkar (siklik). Dua ikatan reaktan yang sederhana bersatu melalui keadaan transisi siklik dan dua ikatan karbon baru terbentuk pada saat yang sama. Pada keadaan transisi Diels-Alder, dua karbon alkena dan karbon 1,4 pada diena terhibridisasi ulang dari sp2 menjadi sp3 untuk membentuk dua ikatan tungggal baru, sehingga karbon 2,3 pada diena terhibridisasi sp2 membentuk ikatan rangkap baru pada produk sikloheksena.

Pengaruh Konformasi Diena Pada Reaksi Diels – Alder

Konformasi molekul merupakan salah satu aspek dalam stereokimia yang menjelaskan tentang bentuk molekul dan bagaimana bentuk molekul dapat diubah. Dalam senyawa rantai terbuka, gugus-gugus terikat pada ikatan s dapat berotasi atau mengelilingi ikatan s tersebut. Oleh karena itu atom-atom dalam rantai terbuka dapat memiliki jumlah tak hingga posisi dalam ruang relatif satu terhadap yang lain. Penataan molekul dalam ruang secara berlainan akibat rotasi terhadap ikatan s inilah yang disebut sebagai konformasi. Beberapa jenis rumus digunakan untuk menyatakan konformasi molekul yakni; rumus garis, rumus dimensional, rumus bola dan pasak serta proyeksi Newman (bola pasak dari ujung ke ujung).

Reaksi Diels-Alder mengubah senyawa rantai terbuka menjadi senyawa siklik, sehingga penggunaan rumus garis akan sangat memudahkan untuk menyatakan persenyawaan rantai-rantai karbon dalam reaksi.

Konformasi molekul untuk diena konjugasi digunakan istilah s-cis dan s-trans. Awalan s- menunjukkan geometri di sekitar ikatan tunggal (single) pusatlah yang menentukan konfomasi molekul. Untuk senyawa rantai terbuka, rumus-rumus ini tidaklah menyatakan isomer yang sebenarnya melainkan hanya konformer. Hal ini karena hanya rotasi ikatan sigma saja yang diperlukan untuk mengubah satu menjadi yang lain.

Stereokimia Reaksi Diels-Alder

Ketika diena dan dienofil bereaksi dalam reaksi Diels-Alder, terbentuklah sebuah senyawa stereokimia karena kedua reaktan tersebut saling mendekat dari dua arah yang berbeda. Jenis pendekatan ini memungkinkan awan elektron dari dua komponen tumpang tindih dan membentuk ikatan produk yang lebih stabil. Bentuk stereokimia dari molekul produk ada 2 jenis yaitu : dienofil yang mensubstitusi berada pada posisi berlawanan dengan diena (cis) akan menghasilkan produk adisi “endo” dan dienofil yang mensubstitusi berada pada posisi sepihak dengan diena (trans) akan menghasilkan produk adisi “exo".

Jika salah satu atau kedua karbon terminal unit diena mengandung dua gugus substituen yang berbeda dan jika kita melihat diena dalam konformasi cis-nya, kita dapat klasifikasikan kelompok-kelompok tersebut sebagai kelompok dalam (inner) atau kelompok luar (outer). Kelompok inner pada diena berbentuk perahu berada pada posisi tegak Produk “endo” pada reaksi Diels-Alder, subtituen yang berasal dari dienofil berada pada posisi yang dekat dengan ikatan rangkap diena, sedangkan pada pada produk “exo”, subtituen yang berasal dari dienofil berada pada posisi yang jauh dengan ikatan rangkap diena.

PERTANYAAN :

1. Bagaimana karakteristik pada reaksi elektrosiklik ? Dan dalam reaksi tersebut ada pembentukan ikatan sigma baru yang dapat berlangsung secara apa saja ?

2. Pada senyawa 2,4,6-oktatriena, Apa yang akan terjadi jika direaksikan dengan 1,3-butadiena ?

3. Mengapa reaksi Diels-Alder terjadi dengan diena berada pada konformasi cis (endo), sedangkan diena dalam konformasi trans susah bereaksi dengan dienofil (tidak beraksi) ? Hal apakah yang menyebabkan tersebut ?