The Art andScience of Total Synthesis

Selama paruh pertama abad ke-20 muncul sifat dasar ikatan kimia (5) dan apresiasi mekanisme reaksi organik. Ini dibawa oleh wawasan teori elektronik dan apresiasi pentingnya reorganisasi elektron. Selama pembuatan dan pemutusan ikatan kimia. Teori-teori ini dipelopori oleh Robinson, Ingold, Pauling, dan lain-lain dan merupakan lompatan besar ke depan dalam hal eks-plaining dan, yang lebih penting, memprediksi reaktivitas kimia. Kemudian muncul pengakuan akan pentingnya konformasi molekul organik sebagaimana ditata secara sistematis oleh Barton (6) pada tahun 1950, dan konsep analisis retrosintetik yang diraih oleh Corey pada awal 1960an (2). Prinsip-prinsip ini sangat penting dalam memungkinkan ahli kimia sintetis untuk merencanakan urutan reaksi panjang untuk sintesis total dengan tingkat kepercayaan dan prediktabilitas yang belum pernah terjadi sebelumnya. Kemajuan paralel dalam teknik kromatografi dan spektroskopi memungkinkan analisis campuran reaksi dan pemurnian dan karakterisasi senyawa organik dengan fasilitas dan kecepatan yang tak tertandingi. Percepatan penemuan dan penemuan reaksi sintetis baru dan reagen dirangsang oleh dan berkontribusi sangat besar terhadap kampanye modern sintesis total.

Metode Baru Sintetik 

Sintesis organik berasal dari reaksi kimia, reagen, dan kondisi, dan strategi sintetis. Beberapa alat semacam itu tersedia di

Awal abad ke-20. Untuk secara sederhana, sains telah menyaksikan longsoran reaksi dan reagen baru dan kuat seperti berbagai 

reagen organo- metalik (misalnya magnesium, lithium, dan tembaga) yang membuka banyak reaksi pembentukan ikatan karbon-karbon.  

Contoh reaksi : 

Sintesis Asimetris Katalitik

Sebuah atom karbon dengan empat substituen yang berbeda dapat ada dalam dua orientasi stereokimia yang berbeda, 

Properti karbon ini menghasilkan molekul kiralitas dan enantio-meric, yang tidak identik dalam perilaku mereka terhadap 

cahaya terpolarisasi dan menuju molekul kiral dan enantio-merically homogen dari Hidup seperti protein dan asam nukleat. 

Konsekuensi dari fenomena ini adalah bahwa molekul enansiomerik terkait dapat memiliki sifat biologis dan farmakologis yang

berbeda, membuat kemurnian enansiomerik.

Persyaratan standar untuk obat-obatan.

Total Sintesis

Tantangan yang ditimbulkan oleh zat alami dengan molekul kompleks dan novel Struktur bisa dibilang berada

 di antara yang paling hebat yang dihadapi Ahli kimia sintetis Keadaan seni dalam sintesis total oleh karena itu, 

lebih dari usaha lain dalam kimia organik, cerminan akurat keadaan Ilmu sintesis organik. Mengandalkan 

persenjataan reaksi dan reagen yang diketahui, namun juga melalui penemuan dan penemuan yang baru, 

sintesis total bertujuan untuk mengembangkan strategi untuk merakit molekul yang ditargetkan. Mendorong 

batas sintesis total di luar batas-batas sebelumnya dalam hal kompleksitas, tipe struktural, dan efisiensi hampir 

selalu membutuhkan dan menghasilkan sains baru dan menguji secara instan kegunaan dan penerapannya. 
Keinginan untuk mencapai tingkat kompleksitas yang lebih tinggi, tetapi juga efisiensi dan selektivitas, 

yang mendorong sintesis organik pada tingkat kecanggihan yang terus meningkat. Panen teknologi dan 

strategi sintetis baru selama sintesis total Program ini sering dibagi dengan ahli kimia sintetis dan obat-obatan

lainnya yang menerapkan penemuan dan penemuan baru ini untuk masalah mereka sendiri. Dalam pengertian ini,

 seni dan sains sintesis total menjadi mesin yang mendorong sintesis organik, dan, pada gilirannya, keduanya 

menjadi teknologi yang memungkinkan untuk biologi dan obat. Secara sederhana, ini adalah ilmu pengetahuan 

dan teknologi yang memberikan "molekul dalam botol" untuk tujuan biologi kimia dan penemuan dan pengembangan

 obat, belum lagi ilmu material dan banyak aplikasi lain untuk kepentingan umat manusia.

Reference :

K.C. Nicolaou, Dionisios V ourloumis, Nicolas Winssinger,and Phil S.Baran. 2000. The  Art and Science of Total Synthesis at the Dawn of the Twenty-First Century. Angew. Chem.Int.Ed.

reagen dan strategi untuk total sintesis halogenasi senyawa bahan alam

Selamat bertemu kembali, pada pertemuan kali ini akan membahas materi mengenai reagen dan strategi untuk total sintesis halogenasi senyawa bahan alam. Indonesia merupakan negara yang sangat kaya dan beragam, terutama kaya akan keragaman tumbuh-tumbuhan yang pastinya memiliki kandungan senyawa yang juga beragam yang dapat dijadikan sebagai senyawa obat-obatan, kecantikan serta yang lainnya. Umumnya senyawa bahan alam memiliki kandungan senyawa metabolit sekunder spesifik yang terkadang tidak dimiliki oleh tanaman lain, karena kebutuhan nya perlukan banyak dan tidak memungkinkan untuk mengesplorasi secara besar-besaran populasi tanaman di alam maka di lakukan metode lain yang memungkinkan mendapatkan senyawa tersebut tanpa dilakukan nya eksplorasi dengan metode yang dikenal sebagai sintesis.

Sintesis Kimia

Sintesis (berasal dari bahasa Yunani syn = tambah dan thesis = posisi) yang biasanya berarti suatu integrasi dari dua atau lebih elemen yang ada yang menghasilkan suatu hasil baru. Istilah ini mempunyai arti luas dan dapat digunakan ke fisika, ideologi, dan fenomenologi. Dalam dialektik sintesis adalah hasil akhir dari percobaan untuk menggabungkan antara thesis dan antithesis. Dalam kimia, sintesis kimia adalah sebuah proses pembentukan sebuah molekul tertentu dari "precursor" kimia. Dalam ilmu kimia, sintesis kimia adalah kegiatan melakukan reaksi kimia untuk memperoleh suatu produk kimia, ataupun beberapa produk. Hal ini terjadi berdasarkan peristiwa fisik dan kimia yang melibatkan satu reaksi atau lebih. Sintesis kimia adalah suatu proses yang dapat direproduksi selama kondisi yang diperlukan terpenuhi.

Sintesis kimia dimulai dengan pemilihan senyawa kimia yang biasa dikenal dengan sebutan reagen atau reaktan. Proses ini membutuhkan pengadukan dan dilakukan di suatu wadah reaksi seperti reaktor kimia atau sebuah labu reaksi sederhana. Beberapa reaksi membutuhkan prosedur tertentu sebelum menghasilkan produk yang diinginkan.^[1] Jumlah produk yang dihasilkan dalam suatu sintesis kimia dikenal dengan istilah perolehan reaksi (dalam bahasa Inggris dikenal dengan istilah yield). Umumnya, perolehan reaksi dinyatakan sebagai berat dalam satuan gram atau sebagai persentase dari jumlah produk yang secara teoretis dapat dihasilkan. Dalam suatu sintesis kimia, terdapat kemungkinan adanya reaksi samping yang menghasilkan produk yang tidak diinginkan. Reaksi samping menyebabkan turunnya perolehan produk yang diinginkan. Bila menginginkan produk dengan kemurnian yang tinggi, tahap pemurnian perlu dilakukan dengan melakukan proses pemisahan.

Senywa Alam

            Senyawa Alam merupakan senyawa kimia atau zat yang diproduksi dari organisme hidup. Dapat ditemukan di alam dan biasanya memiliki aktivitas biologi dan terkadang farmakologi untuk digunakan pada penemuan obat farmasi dan desain obat. Sebuah produk alami bisa dianggap demikian bahkan untuk senyawa yang dibuat dari sintesis total.

Produk alami dibagi menjadi tiga kelompok besar yaitu:

1. Produk yang disintesis di dalam sel dan memegang peran yang besar dalam metabolisme dan reproduksi dari sel tersebut. senyawa ini termasuk ke dalam kelompok senyawa metabolit primer, dan
2. Produk yang merupakan polimer berukuran besar yang biasanya berfungsi sebagai bagian struktural dalam sel. Contoh kelompok ini adalah selulosa, lignin, dan protein-protein yang menyusun struktural sel
3. Produk yang mempunyai fungsi khusus dalam sel yang jenis dan fungsinya berbeda-beda untuk setiap makhluk hidup. kelompok ini termasuk dalam kelompok senyawa metabolit sekunder

Tidak semua produk alami yang dapat disintesis secara penuh, dan banyak produk alami yang memiliki struktur kimia yang sangat kompleks, sehingga sulit atau sangat mahal untuk disintesis pada skala industri. Ini meliputi obat-obatan seperti penisilin, morfin, dan paklitaksel (taksol). Senyawa-senyawa seperti itu hanya dapat dipanen dari sumber alaminya - sebuah proses yang menghabiskan waktu, mahal, dan kadang-kadang memboroskan sumber alam. Sebagai contoh, empat pohon Taxus harus ditebang untuk mengekstraksi paklitaksel yang cukup dari batang pohon tersebut hanya untuk mengobati satu pasien. Selain itu, jumlah analog struktur yang didapatkan dari panenan tersebut juga sangatlah terbatas.

Total Sintesis

               Pada awalnya, sintesis pertama kali di lakukan oleh Friedrich Wöhler ahli kimia jerman pada 1828 dari urea pada 18.281 struktur yang sangat kompleks,

               sintesis sering digambarkan sebagai sebuah seni serta ilmu pengetahuan, produk alami sintesis total tidak hanya menarik dari sudut pandang akademik, tetapi juga memenuhi banyak peran penting dalam bidang kimia dan biologi kimia.

               Di masa lalu, mengakses produk alami oleh sintesis total sering salah satu alat utama yang digunakan untuk struktur elusidasi. Meskipun tidak umum di era saat ini studi lanjutan dua dimensi NMR dan kristalografi sinar-X, produk alami sintesis total masih memainkan peran sangat penting; ratusan struktur produk alami telah ditugaskan kembali menyusul sintesis total dicoba. Bahkan, antara tahun 2005 dan 2010, dalam bidang produk alam laut saja, lebih dari 40 reassignments struktural dihasilkan dari upaya sintetis (jauh lebih dari dari metode lainnya) 0,5 Dengan demikian, meskipun biasanya tidak lagi terpisahkan untuk penentuan struktur, di abad kedua puluh satu sintesis total tetap menjadi alat yang penting untuk memverifikasi struktur produk alami.

Sintesis Total

Sintesis total merupakan sintesis kimia lengkap senyawa kimia organik yang komplek dari molekul yang simpel (sederhana). Sintesis total pertama senyawa organic dilakukan pada abad 19 oleh Kolbe.

Sintesis total bermanfaat bagi dunia pengobatan, dimana dengan sintesis total ini bisa menyediakan senyawa yang cukup dengan rute atau meode yang terukur dan efisien. Dimana untuk sintesis total untuk senyawa yang sangat kompleks seperti alkaloid, terpen, peptide dan poliketida telah berlimpah. Namun ada beberapa senyawa yang belum ditemukan pendekatannya yang optimal.

Halogenasi bahan alam

Halogenasi adalah suatu reaksi kimia yang melibatkan penambahan satu atau lebih halogen pada suatu senyawa atau material. dimana ada fluorinasi, klorinasi, brominasi dan iodinasi. Aturan Markovnikov dalam kimia organik, berkaitan dengan reaksi adisi pada alkena asimetris (tidak simetris). Alkena asimetris adalah alkena seperti propena dimana gugus-gugus atau atom-atom yang terikat pada kedua ujung ikatan rangkap C=C tidak sama. Aturan Markovnikov menyatakan bahwa dengan penambahan asam protik HX pada alkena, menyebabkan hidrogen asam (H) terikat pada atom karbon dengan substituen alkil yang lebih sediki, dan halida (X terikat pada atom karbon dengan substituen alkil lebih banyak). Atau, aturan tersebut dapat dinyatakan dengan hidrogen asam ditambahkan ke atom karbon yang memiliki jumlah atom hidrogen lebih banyak (kaya atom hidrogen) sedangkan halida (X) ditambahkan ke atom karbon dengan yang jumlah atom hidrogennya sedikit (miskin atom hidrogen).  Berikut halogenasi senyawa alam :

            Sekian penjelasan yang telah di paparkan, semoga materi tersebut bermanfaat untuk kita semua, terimakasih..

              

Reference :

https://bisakimia.com/2016/08/04/hukum-mmarkonikov-dan-hukum-anti-markonikov-pada-alkena/

https://id.wikipedia.org/wiki/Produk_alami

https://id.wikipedia.org/wiki/Sintesis

https://id.wikipedia.org/wiki/Sintesis_kimia

Treitler, Daniel S. 2012. Reagents and Strategies for the Total Synthesis of Halogenated Natural Products. Colombia University : Colombia

GUGUS PELINDUNG

GUGUS PELIINDUNG

Pada pertemuan sebelum nya, pada mata kuliah kimia organik sintesis membahas materi tentang gugus pelindung. Gugus pelindung merupakan   Reaksi kimia yang memiliki gugus fungsi lebih dari satu memerlukan reaksi selektif untuk menghindarkan terjadinya reaksi terhadap seluruh gugus fungsi yang ada akibat pengaruh dari pereaksi yang berlebihan. Dalam mendapatkan reaksi yang selektif terhadap gugus fungsi yang menjadi sasaran perubahan reaksi, maka gugus fungsi lain yang memiliki potensi untuk terserang diberi perlindungan. Perlindungan terhadap gugus fungsi yang diharapkan tidak mengalami perubahan tersebut dilakukan dengan cara melindungi gugus fungsi itu terlebih dahulu secara selektif agar tidak terserang oleh pereaksi yang diberikan. Semua gugus fungsi memiliki cara tertentu melalui penggunaan pereaksi untuk melindunginya, baik gugus karbonil, hidroksil, amino, ikatanrangkap dan gugus lainnya (Bresnick, 2003).

Pada pengertian lain Gugus pelindung atau gugus proteksi adalah suatu gugus fungsional yang digunakan untuk melindungi gugus tertentu supaya tidak turut bereaksi dengan pereaksi atau pelarut selama proses sintesis kimia berlangsung. Gugus pelindung tersebut ditambahkan ke dalam molekul melalui modifikasi kimia pada suatu gugus fungsi untuk mencapai kemoselektivitas pada reaksi kimia selanjutnya. Gugus ini memainkan peranan penting dalam sintesis organik multitahap. Proteksi asetal pada gugus keton saat proses reduksi ester, terhadap reduksinya menjadi suatu diol ketika gugus tersebut tidak dilindungi. Dalam banyak preparasi senyawa organik, beberapa bagian spesifik pada molekul tidak dapat bertahan pada kondisi reaksi atau pereaksi yang digunakan. Sehingga, bagian tersebut, atau gugus, harus dilindungi. Contohnya, litium aluminium hidrida sangat reaktif namun merupakan pereaksi yang sangat beguna untuk mereduksi ester menjadi alkohol. Pereaksi tersebut akan mudah sekali bereaksi dengan gugus karbonil, tanpa dapat menseleksi mana gugus karbonil yang seharusnya direduksi. Ketika reduksi ester dibutuhkan namun terdapat gugus karbonil lainnya dalam molekul target, penyerangan hidrida pada gugus karbonil tersebut harus dicegah. Misalnya, karbonil tersebut diubah ke dalam gugus asetal, yang tidak bereaksi dengan hidrida. Asetal tersebut kemudian disebut sebagai gugus pelindung bagi karbonil. Setelah tahapan yang memerlukan hidrida selesai dilakukan, asetal tersebut dihilangkan (direaksikan dengan asam berair), mengembalikannya ke gugus karbonil semula. Tahapan ini disebut sebagai deproteksi.

Pemilihan gugus pelindung :

1.      Mudah dimasukan dan dihilangkan.

2.      Tahan terhadap reagen yang akan menyerang gugus fungsional yang tidak terlindungi.

3.      Stabil dan hanya bereaksi dengan pereaksi khusus untuk mengenbalikan gugus fungsi aslinya.

4.      Gugus pelindung seharusnya tidak mengganggu reaksi yang dilakukan sebelum dihapus.

Contoh reaksi gugus pelindung yaitu, Asam amini merupakan konstituen protein, mempunyai dua gugus fungsi yaitu COOH dan gugus NH2, dimana gugus NH2  lebih reaktif dibandingkan gugus COOH. Apabila menginginkan gugus COOH yang bereaksi maka gugus NH2 harus dilindungi. Senyawa dapat digunakan sebagai gugus pelindung untuk gugus NH2. Perlu dicatat bahwa senyawa dapat berekasi dua kali dengan gugus amino, tetapi produk pertama kurang reaktif karena lebih terkonjugasi dibanding senyawa. Reaksi nya yaitu :

Contoh sintesis alcohol dari ketoester 

Ester t-butil  sanagat mudah dihidrolisis dalam suasana asam. Ester merupakan gugus     pelindung yang baik untuk melindungi alkohol dari asam.

Gugus fungsi yang sering digunakan yaitu

1. Gugus pelindung alkohol

Proteksi gugus alkohol dapat dilakukan dengan menggunakan

• Asetil (Ac) – dihilangkan dengan asam atau basa (lihat gugus asetoksi).
• Benzoil (Bz) – dihilangkan dengan asam atau basa, lebih stabil dibanding gugus Ac.
• Benzil (Bn) – dihilangkan dengan hidrogenolisis. Gugus Bn digunakan secara luas dalam kimia gula dan nukleosida.
• Eter β-metoksietoksimetil (MEM) – dihilangkan dengan asam.
• Dimetoksitritil, [bis-(4-metoksifenil)fenilmetil] (DMT) – dihilangkan dengan asam lemah. Gugus DMT digunakan secara luas dalam proteksi gugus 5'-hidroksi dalam nukleosida, umumnya dalam sintesis oligonukleotida.
• Eter metoksimetil (MOM) – dihilangkan dengan asam.
• Methoxytrityl [(4-metoksifenil)difenilmetil] (MMT) – dihilangkan dengan asam dan hidrogenolisis.
• Eter p-metoksibenzil (PMB) – dihilangkan dengan asam, hidrogenolisis, atau oksidasi.
• Eter metiltiometil – dihilangkan dengan asam.

2. Gugus pelindung amina

BOC glisin. Gugus tert-butiloksikarbonil ditandai dengan warna biru. Proteksi gugus amina dapat dilakukan dengan menggunakan.

• Gugus Karbobenziloksi (Cbz) – dihilangkan dengan hidrogenolisis
• Gugus Karbonil p-metoksibenzil (Moz atau MeOZ) – dihilangkan dengan hidrogenolisis, lebih labil dibanding Cbz
• Gugus tert-butiloksikarbonil (BOC) (umum digunakan dalam sintesis peptida fase padat) – dihilangkan dengan asam kuat pekat (seperti HCl atau CF₃COOH), atau dengan pemanasan hingga >80 °C.^[3]
• Gugus 9-Fluorenilmetiloksikarbonil (FMOC) (umum digunakan dalam sintesis peptida fase padat) – dihilangkan dengan basa, seperti piperidin^[4]
• Gugus Asetil (Ac) umum digunakan dalam sintesis oligonukleotida untuk proteksi N4 dalam basa nukleat sitosin dan N6 dalam basa nukleat adenin dan dihilangkan dengan perlakuan dengan basa, lebih sering, dengan amonia berair atau gas atau metilamina. Ac terlalu stabil untuk langsung dihilangkan dari amida alifatik.
• Gugus Benzoil (Bz) umum digunakan dalam sintesis oligonukleotida untuk proteksi N4 dalam basa nukleat sitosin dan N6 dalam basa nukleat adenin dan dihilangkan dengan perlakuan dengan basa, lebih sering, dengan amonia berair atau gas atau metilamina. Bz terlalu stabil untuk langsung dihilangkan dari amida alifatik.
• Gugus Benzil (Bn) – dihilangkan dengan hidrogenolisis
• Gugus Karbamat – dihilangkan dengan asam dan pemanasan sedang.

3. Gugus pelindung karbonil

Proteksi gugus karbonil dapat dilakukan dengan menggunakan:

• Asetal dan Ketal – dihilangkan dengan asam. Secara normal, pembelahan asetal asiklik lebih mudah dilakukan dibanding asetal siklik.
• Asilal – dihilangkan dengan asam Lewis.
• Ditian – dihilangkan dengan garam logam atau agen pengoksidasi.

4. Gugus pelindung asam karboksilat

Proteksi asam karboksilat dapat dilakukan dengan menggunakan.

• Ester metil – dihilangkan dengan asam atau basa.
• Ester benzil – dihilangkan dengan dehidrogenolisis.
• Ester tert-butil – dihilangkan dengan asam, basa atau beberapa reduktan.
• Ester fenol 2,6-disubstitusi (contohnya 2,6-dimetilfenol, 2,6-diisopropilfenol, 2,6-di-tert-butilfenol) – dihilangkan pada suhu kamar dengan metanolisis berkatalis-DBU di bawah kondisi bertekanan tinggi.

5. Gugus pelindung fosfat

Proteksi gugus fosfat dapat dilakukan dengan menggunakan.

• 2-sianoetil – dihilangkan dengan basa sedang. Gugus ini digunakan secara luas dalam sintesis oligonukleotida.
• Metil (Me) – dihilangkan dengan nukleofil kuat seperti tiofenol/TEA.

6. Gugus pelindung alkuna termina

• Alkohol propargil dalam reaksi Favorskii,
• Gugus silil, khususnya pada proteksi asetilena.

Daftar Pustaka :

Bresnick, S.D.. 2003. Intisari Kimia Organik. Jakarta: Hipokrates

http://enggartiyaspangestu.blogspot.co.id/2016/04/gugus-pelindung.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Gugus_pelindung