Prinsip-Prinsip Dalam Sintesis Senyawa Organik (Bagian 2) Strychnine

Stereokimia

Tahukah Anda bahwa satu-satunya perbedaan antara Galaktosa (bagian dari gula dalam susu) dan Glukosa (bagian dari gula dalam gula dapur) adalah bahwa di Galaktosa salah satu kelompok OH mengarah ke atas, sedangkan pada Glukosa kelompok OH yang sama adalah titik turun. Namun susu tidak terasa manis sama sekali (bahkan jika Anda makan Galactose lurus, rasanya masih tidak akan terlalu manis) tetapi gula rasanya sangat manis. Bagaimana satu perubahan kecil ini membuat perbedaan besar? Ini semua tentang stereokimia.

Stereokimia adalah konformasi molekul 3D. Itu tidak ada hubungannya dengan atom apa yang ada, atau bahkan dalam urutan apa mereka terhubung, itu ada hubungannya dengan arah yang ditunjukkan oleh masing-masing koneksi tersebut.

Menggambarkan Struktur 3D

Ada banyak cara berbeda untuk 'menggambarkan' konformasi 3D. Yang utama adalah konformasi kursi, irisan, dan proyeksi Fischer. Konformasi kursi berguna untuk molekul sirkular di mana arah yang berbeda diwakili menggunakan arah aksial dan ekuatorial. Proyeksi Fischer adalah representasi di mana atas, bawah, kiri, dan kanan masing-masing mewakili arah yang berbeda.

Hubungan dalam Stereochemistry

Ketika dua molekul memiliki struktur molekul yang sama tetapi konfigurasi 3D yang berbeda, mereka dapat didefinisikan sebagai isomer. Isomer selanjutnya dapat didefinisikan sebagai enansiomer, diastereomer, epimer, dan senyawa meso. Sebelum kita masuk ke definisi ini, kita perlu mendefinisikan stereocenter. Stereocenter adalah titik pada molekul di mana setiap koneksi unik. Ini bisa membingungkan karena karbon bisa memiliki hidrogen, oksigen, dan dua karbon yang terhubung langsung dengannya dan masih menjadi stereocenter. Ini karena 1 karbon kemudian dapat dihubungkan ke 3 hidrogen sedangkan karbon lainnya dapat dihubungkan ke 2 hidrogen dan kemudian CH3. Dalam hal ini, kedua karbon ini berbeda. Jadi, itu akan menjadi stereocenter.

Epimer

Sekarang kita tahu apa itu stereocenter, mari kita lihat beberapa jenis isomer yang mungkin. Pertama, kita memiliki epimer. Epimer adalah ketika molekul persis sama kecuali satu stereocenter berbeda. Contoh dari atas dengan Galaktosa dan Glukosa, ini adalah epimer karena kedua molekul ini persis sama, kecuali untuk satu kelompok OH yang menunjuk ke atas alih-alih menunjuk ke bawah. Ketika kita melihat ini sebagai Proyeksi Fischer, OH untuk Galaktosa menunjuk ke kiri dan OH untuk Glukosa adalah menunjuk ke kanan pada Karbon ke-3.

Diastereomer

Berikutnya adalah diastereomer. Diastereomer adalah isomer di mana dua atau lebih stereocenter berbeda, tetapi tidak semuanya. Selain itu, para stereosenter tidak dapat membuat gambar cermin satu sama lain. Contohnya adalah dengan Galaktosa dan gula lainnya, Mannose.

Kita dapat melihat bahwa stereoser pada karbon 3 dan 4 berbeda untuk Galactose dan Mannose, tetapi mereka sama di tempat lain.

Enantiomer

Enansiomer adalah ketika kita memiliki dua molekul yang merupakan bayangan cermin satu sama lain. Sekarang, kita harus benar-benar berhati-hati dalam menentukan kapan dua molekul enansiomer vs molekul yang sama persis. Tangan kita adalah enantiomer satu sama lain. Mereka persis mencerminkan gambar satu sama lain, tetapi tidak peduli bagaimana Anda mengarahkan tangan Anda, Anda tidak dapat menumpuk satu di atas yang lain, mereka tidak persis sama. Tetapi kaus kaki juga dapat menjadi gambar cermin satu sama lain, tetapi Anda dapat memutar kaus kaki sehingga kaus kaki tersebut saling menumpuk dengan baik, sehingga mereka tidak akan menjadi enantiomer.

Enansiomer yang berbeda dinamai menggunakan D dan L. Untuk menentukan apakah enansiomer adalah D atau L, Anda melihat stereocenter terakhir pada molekul. Untuk gula, ini mudah ditentukan menggunakan proyeksi Fischer. G-D (seperti D-mannose) memiliki OH di kanan, sedangkan G-L (seperti L-mannose) memiliki OH di sebelah kiri. Secara alami, kita biasanya melihat gula-D. Dari catatan, kita secara alami melihat asam L-amino. Gula L atau asam D-amino tidak akan dikenali dan dimetabolisme oleh tubuh kita secara normal. Ini adalah contoh penting tentang seberapa penting satu perubahan dari stereocenter dapat dilakukan

Konfigurasi D / L dan R / S

Jadi kita sudah bicara sedikit tentang konfigurasi D dan L, tetapi tidak selalu semudah dengan gula untuk menentukan apakah suatu molekul adalah D vs L. Faktanya, kita hanya dapat menentukannya dengan mengukur bidang cahaya terpolarisasi dan mengamati ke arah mana ia berputar. Jika diputar searah jarum jam maka itu adalah D; jika diputar berlawanan arah jarum jam maka itu adalah L.

Cara lain untuk menetapkan arah konfigurasi menggunakan R dan S. Tampaknya cukup sederhana. Pertama, Anda menetapkan urutan 'kepentingan' atau 'prioritas' untuk masing-masing substituen. Ini berarti substituen mana yang paling elektronegatif.

Setelah menetapkan prioritas, kita dapat menetapkan arahan. Kami mengorientasikan diri kami sehingga kami melihat molekul seolah-olah prioritas terendah adalah menjauhi kami. Kemudian, kita melihat molekul dan mulai dari 1 dan pergi ke 3, kita menentukan apakah itu akan searah atau berlawanan arah jarum jam. Searah jarum jam diberikan R, sedangkan searah jarum jam ditugaskan S.

R dan S

Dalam contoh ini, ini cukup mudah. Kami hanya bertindak seolah-olah kami melihat molekul dari sisi kanan. Dengan gambar 1, kita mulai dengan prioritas 1, pergi ke nomor 2, dan kemudian nomor 3, dan kita dapat melihat bahwa itu berjalan searah jarum jam jadi itu adalah 'R'. Kemudian angka 2 berjalan berlawanan arah jarum jam, jadi itu adalah 'S'.

Dalam contoh ini, ini cukup mudah. Kami hanya bertindak seolah-olah kami melihat molekul dari sisi kanan. Dengan gambar 1, kita mulai dengan prioritas 1, pergi ke nomor 2, dan kemudian nomor, dan kita dapat melihat bahwa itu berjalan searah jarum jam jadi itu adalah 'R'. lalu angka 2 berjalan berlawanan arah jarum jam, dan itu adalah 'S'.

Permasalahan

1.      Berikan contoh peranan stereokimia pada kehidupan sehari-hari?

2.      Bagaimana cara mengidentifikasi ada tidaknya pusat kiral pada suatu gugus atom? 

3.      Apa perbedaan stereokimia dan konformasi?