Stereokontrol Dan Pembentukan Cincin

(Stereocontrol And Ring Formation)

Stereocontrol untuk cincin cyclohexane mapan dalam kimia organik, sebagian besar karena posisi preferensial aksial / ekuatorial substituen pada cincin. Model stereokontrol makrosiklik substitusi dan reaksi cincin menengah dan besar dalam kimia organik, dengan unsur-unsur stereogenik jarak jauh memberikan pengaruh konformasi yang cukup untuk mengarahkan hasil reaksi.

Asumsi awal terhadap macrocycles dalam kimia sintetik menganggapnya terlalu floppy untuk memberikan kontrol stereokimia atau regiokimia dalam suatu reaksi. Eksperimen W. Clark Masih di akhir 1970-an dan 1980-an menantang asumsi ini,  sementara beberapa yang lain menemukan data kristalografi  dan data NMR  yang menyarankan cincin makrosiklik bukanlah floppy, spesies yang didefinisikan secara tidak tepat banyak diasumsikan.

Sejauh mana cincin makrosiklik baik kaku atau floppy sangat bergantung pada substitusi cincin dan ukuran keseluruhan. Secara signifikan, bahkan preferensi konformasi kecil, seperti yang dibayangkan dalam macrocycles floppy, dapat sangat mempengaruhi keadaan dasar dari reaksi yang diberikan, menyediakan stereocontrol seperti dalam sintesis miyakolide.  Pemodelan komputasi dapat memprediksi konformasi cincin menengah dengan akurasi yang wajar, karena masih menggunakan perhitungan mekanika mekanika molekul untuk memprediksi konformasi cincin untuk menentukan reaktivitas potensial dan hasil stereokimia.

Kelas reaksi yang digunakan dalam sintesis produk alami di bawah model stereokontrol makrosiklik untuk memperoleh stereokimia yang diinginkan meliputi: hidrogenasi seperti pada neopeltolide  dan (±) -methynolide,  epoksidasi seperti dalam (±) -periplanone B dan lonomisin A, hidroborasi seperti dalam 9-dihidroerythronolide B,  enolat alkilasi seperti di (±) -3-deoxyrosaranolide, dihydroxylations seperti di cladiell-11-ene-3,6, 7-triol, dan pengurangan seperti di eucannabinolide.

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: Selektivitas markonikov atau anti markonikov, Retensi atau inversi konfigurasi, Selektivitas cis-trans, Selektivitas syn-anti dan Pengaruh khelasi heteroatom.

a.   Selektivitas Markonikov/ Anti Markonikov

Reaksi khas yang menggambarkan adisi markonikov adalah reaksi HBr dengan 2-metil 2-butena yang menghasilkan 2-bromo 2-metil butana. Reaksi adisi anti markonikov yang khas adalah adisi boran pada alkena, yang menghasilkan alkohol pimer, setelah oksidasi terhadap intermediet alkil boran. Jika reaksi menghasilkan karbokation, maka orientasi Markonikov pasti dihasilkan. Jika diinginkan adisi anti-Markonikov, maka pengubahan pada mekanisme reaksi harus terjadi.

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 SN2 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.

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 dengan 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

            Reaksi enolat yang dibicarakan sebelumnya merupakan contoh yang baik tentang kemampuan untuk mempengaruhi atau mengontrol distereoselektivitas, dengan mengubah basa atau kondisi reaksi lain. 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. Metode untuk menghasilkan diol secara stereoselektif dimulai dengan epoksida, yang dibentuk dengan mengoksidasi alkena yang dibuka menjadi diol dengan hidroksida (atau dangan nukleofil oksigen lain). Pada contoh ini, syn diol dibentuk melalui pelepasan nukleofil hidroksida dari sisi belakang ke karbon yang kurang terhalang. 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

            Salah satu faktor utama untuk mengontrol distereoselektivitas adalah pengaruh khelat gugus-gugus heteroatom tetangga (pengaruh gugus tetangga). Keadaan ini dapat ditunjukkan pada reaksi alkohol alilik khiral dengan asam peroksi. Koordinasi dengan oksigen dan pelepasan oksigen elektrofilik dari sisi tersebut menghasilkan alkohol epoksi.

            Epoksidasi asimetris Sharples memanfaatkan selektivitas yang timbul dari koordinasi dengan alkohol alilik oleh penambahan agen khiral untuk mengontrol selektivitas. Pengikatan alkohol alilik pada logam adalah penting untuk pelepasan oksigen elektrofilik dan juga untuk pengontrolan orientasi alkena relatif terhadap agen epoksidasi. Kecenderungan terjadinya khelat heteroatom tergantung 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.

            Salah satu faktor utama untuk mengontrol diastereoselektivitas adalah pengaruh khelat gugus-gugus heteroatom tetangga.

2.  Stereo Kontrol 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.

            Penambahan dan pengaturan gugus fungsi adalah konversi sikloheksanoan menjadi epoksiteron. Penambahan dengan tosilhidrasin dalam asam asetat akan menyebabkan terjadinya pemecahan cicin Eschenmoser dan menghasilkan. Hidrogenasi Lindlar memberikan feromon seks utama dari Doglas fir Fussockmoth.

Reaksi pembentukan cincin

Prinsip serupa memandu konformasi energi terendah dari sistem cincin yang lebih besar. Bersama dengan asas stereokontrol asiklik yang diuraikan di bawah ini, interaksi halus antara substituen jarak jauh dalam lingkaran besar, analog dengan yang diamati untuk 8-10 cincin beranggota, dapat mempengaruhi preferensi konformasi dari sebuah molekul. Dalam hubungannya dengan efek substituen jarak jauh, interaksi asiklik lokal juga dapat memainkan peran penting dalam menentukan hasil reaksi makrosiklik. Fleksibilitas konformasi cincin yang lebih besar berpotensi memungkinkan kombinasi stereokontrol asiklik dan makrosiklik untuk reaksi langsung.

Permasalahan :

1. Kenapa digunakan epoksidasi Asimetris sharples dalam khelasi heteroatom?

2. Bagaimana kecenderungan terjadinya khelat heteroatom dalam suatu reaksi?

DAFTAR PUSTAKA

https://en.wikipedia.org/wiki/Macrocyclic_stereocontrol

Smith, M. B. 2017. Organic Synthesis Third Edition. Belgium.