STEREOCONTROLL AND RING FORMATION

STEREOKONTROL DAN PEMBENTUKAN CINCIN

Stereocontrol dalam pembentukan cincin adalah masalah utama untuk sintesis produk alami siklik. Selain reaksi Diels-Alder, ada beberapa metode, dengan mana stereoselektivitas di beberapa pusat asimetris diamankan pada saat bersamaan. Ada contoh yang menggambarkan kemampuan untuk mempengaruhi dan kadang-kadang mengontrol selektivitas wajah dari reaksi dalam sistem asiklik dan siklik. Pembatasan dari bab ini adalah fokus perhatian pada metode untuk mengendalikan konformasi mempengaruhi dalam molekul, atau mengeksploitasi pengaruh konformasi yang tidak dapat dipahami untuk mencapai tujuan sintetis tertentu.

1.                  Kontrol Stereo pada Sistem Asiklis

Reaksi pada molekul asiklis dapat menghasilkan diastereomer dan pengertian “penontrolan stereokimia”, yang biasanya digunakan untuk suatu usaha menghasilkan satu diastereomer sebagai produk utama dari reaksi. Usaha – usaha untuk mengontrol stereokimia yang penting meliputi:

a)   Selektivitas Markonikov/ anti markonikov

Jika reaksi menghasilkan karbokation, maka orientasi Markonikov pasti dihasilkan. Jika diinginkan adisi anti-Markonikov, maka pengubahan pada mekanisme reaksi harus terjadi.

Reaksi adisi lain yang berlangsung dengan orientasi anti-Markonikov adalah adisi HBr pada alkena dengan adanya peroksida. Reaksi radikal ini berlangsung dengan baik hanya untuk adisi HBr dan tidak untuk HCl atau HI. Reaksi adisi tipe radikal akan berlangsung dengan bentuk anti–Markonikov.

Pada umumnya, reaksi adisi kation dan radikal menghasilkan intermediet reaktif, dan produk adisi ditentukan oleh stabilisasi relatif dari intermediet. Pengotrolan adisi  Markonikov vs anti-Markonikov dapat diprediksi dengan pengontrolan jalur mekanistik adisi.

Reaksi HBr dengan 2-metil-2-butena yang menghasilkan 2-bromo-2-metil-butana.

b)   Retensi vs Inversi Konfigurasi

Contoh sederhana untuk menginversi pusat stereokimia adalah mengkonversi gugus fungsi menjadi gugus fungsi lainnya. Proses ini biasanya melibatkan alkohol atau substrat amina. Jika alkohol dikonversi menjadi turunan dengan ikatan C – O lemah serta adanya kecenderungan yang besar untuk terjadinya penggantian ,maka tipe S_N2 menjadi mungkin dengan inversi pusat stereogenik tersebut. Contoh sederhana proses ini adalah konversi (S)-2-pentanol menjadi tosilat yang sesuai, yang dapat diganti dengan nukleofilik seperti azida dan ada hasil, dengan kontrol sempurna pusat stereogenik. Ini merupakan metode efektif untuk menginversi pusat stereo dengan pengikatan gugus fungsi yang berbeda.

Metode lain selain reaksi Mitsonobu juga dapat dipeoleh untuk menghasilkan stereokimia. Gugus amino dapat diubah menjadi gugus fungsi yang lain. Konversi yang menarik adalah transformasi NH₂ →Br, dengan hasil retensi konfigurasi secara sempurna. Reaksi asam amino dengan Natium Nitrit (Na₂NO₂) dan Kalium Bromida (KBr) menghasilkan asam α-bromo, dengan retensi konfigurasi secara sempurna.

Contoh pengontrolan konfigurasi pusat khiral adalah konversi alkohol sekunder khiral menjadi klorida sekunder yang sesuai dengan tionil klorida.

c)    Selektivitas cis-trans

Kontrol pada geometri cis-trans telah ditunjukkan pada reduksi alkuna engan hidrogenasi katalitik atau dengan logam alkali. Katalis Lindlar memungkinkan terjadinya reduksi secara selektif terhadap alkuna menjadi cis-alkena. Keadaan yang berlawanan, reaksi alkun dengan logam alkali akan menghasilkan trans-alkena. Sekali lagi, pengertian utama terhadap perbedaan dua mekanisme reaksi tersebut memungkinkan pengontrolan geometri cis-trans produk akhir.

Katalis Lindlar memungkinkan terjadinya reduksi secara selektif terhadap alkuna menjadi cis-alkena.

d)    Selektivitas syn-anti

Produk-produk akhir dari serangkaian reaksi ini adalah syn diastereomer dan anti diastereomer. Rekasi lain di mana syn dan anti diastereomer dapat dibentuk, tetapi satu yang perdominan, yaitu pada contoh konversi alkena menjadi 1,2-diol.

Hasil yang diperoleh adalah syn-diol. Dalam beberapa hal,mungkin mengontrol pembukaan cincin epoksida,terutama terhadap molekul siklis,seperti pada reaksi 1-fenilsikloheksena oksida dengan hidroksida.

Metode untuk menghasilkan diol secara streoselektif dimulai dengan epoksida yang dibentuk dengan mengoksidasi alkena yang dibuka menjadi diol dengan hidroksida

e)    Khelasi Heteroatom

Keadaan ini dapat ditunjukkan pada reaksi alkohol alilik khiral dengan asam peroksi. Koordinasi dengan oksigen dan pelepasa oksigen elektrofilik dari sisi tersebut menghasilkan alkohol epoksi.

Kecenderungan terjadinya khelat heteroatom tegantug pada pereaksi yang digunakan. Zink borohidrida mengadakan koordinasi yang sangat kuat dengan heteroatom, tetapi litium aluminium hidrida menunjukan selektivitas yang kurang.hal ini disebabkan oleh koordinasi yang lemah dengan heteroatom.

2.    Kontrol Stereo pada Sistem Siklis

Pada dasarnya sama seperti pada sistem asiklis. Sukar untuk memisahkan pengaruh regiokimia (cara adisi) dan pengaruh retensi dibandingkan inversi dan isomerisasi cis-trans pada molekul-molekul siklis. Adisi pada ikatan π tersubtitusi menghasilkan   isomer-isomer geometri, dan pada sebagian besar sistem siklis akan mengontrol konfigurasi absolut pusat khiral yang dikaitkan dengan isomer-isomer cis-trans dan/atau dengan pembentukan diastereomer. Pengertian syn dan anti tidak mempunyai arti pada sistem siklis.

a)   Selektivitas Markonikov / anti-Markonikov

Masalah-masalah yang berkaitan dengan adisi secara regioselektif pada molekul-molekul siklis pada dasarnya sama seperti pada molekul-molekul asiklis. Sebagai contoh, reaksi HBr dengan metilsiklopentena merupakan regioselektivitas yang tinggi untuk produk Markonikov yang menghasilkan tersierbromida, 1-bromo-1-metilsiklopentana.

Reaksi Hbr dengan metilsiklopentena merupakan regioselektivitas yang tinggi untuk produk Markovnikov yang menghasilkan tersier bromida, 1-bromo-1-metilsiklopentena.

b)   Aturan Bredt

Reaksi lain di mana regioselektivitas bersifat penting adalah pembentukan ikatan rangkap pada reaksi eliminasi. Regiokontrol pada eliminasi diperoleh dengan pengikatan basa pada molekul (basa internal untuk eliminasi syn) atau dengan pengikatan basa pada molekul seperti pada reaksi biomolekul (basa eksernal untuk eliminasi anti). Penambahan pada halida dengan kalium-t-butoksida dalam t-butanol menghasilkan antieliminasi, dan membentuk alkena yang lebih banyak tersubtitusi. Hal ini disebabkan sifat termodinamika reaksi dan persyaratan elektronik bahwa kedudukan gugus pergi anti terhadap hidrogen yang dilepaskan. Efek yang sama terjadi pada halida siklis seperti cis-2-1- metilsiklopentana, yang bila direaksikan dengan basa menghasilkan metilsiklopentana.

Perbedaan utama di sini adalah ketidakmampuan cincin berotasi di sekitar ikatan karbon-karbon, tetapi produk yang dihasilkan adalah alkena yang lebih banyak tersubtitusi. Untuk syn dan anti eliminasi keduanya, hidrogen-β dan gugus pergi adalah sudah ditentukan oleh regiokimia halida.

Reaksi molekuler siklis yang melibatkan pembentukan pusat-pusat khiral mirip seperti yang terjadi pada system asiklik. Reaksi asida  (NaN₃) dengan cis - 4 –t-butil-1-bromo-sikloheksana. Menghasilkan azida,dengan inversi konvigurasi penuh Melalui  jalur reaksi  S_N2.contoh:

Perbedaan utama antara system siklis dan system ansiklis adalah ketidakmampuan sistem siklis mengalami rotasi disekitar ikatan karbon-karbon yang menghasilkan perbedaan konfigurasi.

 

c)    Isomer-isomer cis-trans (diastereoselektivitas)

Pada system siklis, pengontrolan geometric cis-trans merupakan persoalan diastereoseletivitas. Konformasi cicin, kemampuan kekonformasian pada keadaan transisi,dan stabilitas produk akhir,merupakan hal yang penting untuk mengkontrol dan memprediksi  stereokimia.Contoh : Reduksi 4-t-butilsilkoheksanon menunjukan kemantapan yang ditandai pelapisa hibrida melalui jalur a (perbandingan a : b = 91 : 9),selama reaksi dengan LiAlH₄ yang menghasilkan trans-alkohol)

:

3.         Pengaruh Khelasi dan Gugus Tetangga

Pengaruh gugus sederhana yang di pengaruhi pelepasan  “oksigen” ke ikatan rangkap  dua alcohol telah dikemikakan oleh Henberst dan Sharless. Ini merupakan pengaruh untuk reaksi asiklis.Epoksidasi senyawa 6.100 berlangsung melalui koordinasi asam peroksi dengan alcohol.pelepasan berbedah dengan epoksidasi alitik asetat yang terutma menghasilkan pelepasan oksigen elektofilik dari muka yang kurang berpenghalang.

Pengaruh gugus seperti ini disebabkan oleh pengaruh khelasi subtituen heteroatom dengan pereakai.

4.    Stereo Kontrol Asiklis  melalui precursor siklis

Sistem siklis dapat digunakan  untuk memprediksikan gugus fungsi,sering dengan control regiokimia dan steriokimia.Cincin kemudian dibuka untuk memperperoleh  system asiklis ,dan regioimia dan strereokimia subtituen telah ditetapkan (ditemukan).

Contoh penerapan masalah dilakukan dengan cara disintesis senyawa organic  secara efektif.

REAKSI PEMBENTUKAN CICIN

            Pengenalan dari aturan Baldwin untuk penutpan cicin. mempelajari nukleofil,homolitik,dan proses penutupan cicin kationik,dan mendapatkan pola reaktifitas yang dapat relativ diprediksi. Pendekatan ini didasarkan pada persyaratan-persyaratan steriokimia dan sudut pendekatan yang memungkinkan untuk membawa ersama-sama dua pusat reaktif  bila dihubungkan dengan atom-atom (tether).Baldwin mengklasifikasikan penutupan cicin menjadi dua kategori :  EXO (aliran electron dari reaksi adalah eksternal terhadap cicin yang akan dibentuk) dan ENDO (aliran elektro didalam cicin yang akan dibntuk)..Peningkatan atom pada sp² disebut TRIG (membentuk cicin) dan peningkatan hibridisasi pada atom sp disebut DIG( pembentukan cicin).

            Sudut ikat pada ikatan rangkap tiga adalah 180°,karena molekul adalah linear.Dalam hal in konversi atop sp menjadi atom sp² menghasilkan sudut ikat 120°  yang merupakan karekteristik alkena.Menggunakan analog yang sama seprti pada koversi sp² -sp³ atom harus mendekati ikatan rangkap tiga pada sudut sekitar 120°.

Contoh siklis endo,konversi  sitronelal oleh pengaruh katalisator asam H⁺  menjadi isopulegol

Enolat pada umumnya mengalami reaksi 5-endo-tring pada oksigen sedangkan reaksi 6-endo-tring disukai pada karbon.untuk membentuk cicin lingkar dari lima dari pasangan electron bebas oksigen  harus pada kedudukan yang tepat untuk menggantikan kedudukan brom pada 6.136( produk adalah tetrahidrofuran).

DAFTAR PUSTAKA

Sastrohamidjojo, Hardjono Dkk .2009. Sintesis Senyawa Organic.Jakarta : Erlangga.

Takashi Tokoroyama, Masamitsu Tsukamoto, And Hideo Iio. 1984. “Remarkable Stereocontrol Observed In The Ring Formation By Intramolecular Hosomi-Sakurai Reactionl”. J. Tetrahedron Letters. Vol. 25(44).

PERTANYAAN

1.      Pada faktor yang mempengaruhi distereoselektivitas pada asiklik ialah Selektivitas syn-anti, dicontohkan bahwa konversi alkena menjadi 1,2-diol menghasilkan syn-diol. Bagaimana syn-diol didapatkan?

2.      Apa yang membedakan sistem siklis dan antisiklis?

3.      Pada sistem asiklis reaksi anti-Markonikov adalah adisi HBr pada alkena dengan adanya peroksida. Reaksi ini menghasilkan radikal karbon. Bagaimana radikal dapat terbentuk?