STEREOKIMIA (Pertemuan ke-7)

STEREOKIMIA

(Pertemuan ke-7)

      A.    KONFIGURASI MUTLAK DAN RELATIF

1.      Konfigurasi Mutlak

 gambar: molekul kiral                                                        konfigurasi mutlak

Molekul kiral adalah molekul yang tidak dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya. Susunan keruangan keempat gugus yang terikat pada pusat kiral disebut konfigurasi mutlak yang dinyatakan dengan konfigurasi R/S. penentuan konfigurasi R/S molekul kiral pada umumnya didasarkan sistem prioritas yang dikembangkan oleh Chan-Ingold-Prelog. Penentuan dengan metode ini memerlukan daya nalar keruangan atau gugus-gugus disekitar pusat kiral yang dinyatakan dalam struktur tiga dimensi. Pada penentuan konfigurasi R/S dengan kaidah tangan kanan merupakan penentuan konfigurasu R/S yang merupakan metode yang dikembangkan oleh Chan-Ingold-Prelog. Disamping itu, ada metode penentuan konfigurasi R/S dengan aturan perkalian. Metode yang ini tidak menentukan daya nalar keruangan.

 Contoh konfigurasi mutlak/absolute:

1.      (2R,3S)-2,3 dibromo pentane dan (2S,3R)-2,3 dibromo pentane

2.      (2R,3S)-2,3 dibromo pentane dan (2R,3R)-2,3 dibromo pentane 

Jika di antara sepasang stereoisomer tidak  ada atom C kiral yang memiliki konfigurasi yang sama, maka stereoisomer tersebut adalah enantomer. Seperti yang terlihat pada contoh pertama. Sedangkan, jika di antara sepasang stereoisomer terdapat minimal satu atom C kiral yang memiliki konfigurasi yang sama, maka stereoisomer tersebut adalah diastereoisomer. Seperti yang terlihat pada contoh yang kedua.            

Untuk mengatasi hal tersebut tiga orang ahli kimia yaitu Chan (berasal dari Inggris), Ingold (berrsal dari Swiss, dan Prelog (yang berasal dari swiss), mereka mengusulkan cara konfigurasi atom karbon stereogenik baru yang didasarkan atas aturan pronitas (priority rule) atau aturan urutan (sequence rule). Aturan tersebut menyatakan bahwa atom-atom utama dan keempat gugus yang terikat langsung dengan atom karbon pusat steeogenik diurutkan atau diprioritaskan berdasarkan atas nomor atomnya. Atom yang terikat langsung dengan atom karbon stereogenik diberi prioritas sebagai yang besar (large=L), berikutnya atom yang lebih rendah nomor atomnya dari pada L diberi prioritas sebagai menengah.

           Penetapan konfigurasi sistem (R) atau (S)

a        1. Bayangkan molekul dalam bentuk 3D, putar molekul hingga gugus berprioritas rendah berada di    belakang

b .        2. Gambar panah dari gugus berprioritas paling tinggi kerendah.

3           3. Bila arah searah jarum jam = R sedangkan berlawanan jarum jam = S 

     Adapun sifat enansiomer adalah sebagai berikut:

            1. Mempunyai titk didih, titik leleh dan berta jenis yang sama

           2. Indeks biasnya sama

3         3. Arah rotasi pada polimeterr berbeda

d       4. Interaksi dengan molekul kiral lain berbeda, seperti; enzim, teste buds, dan scent

       Optis aktif

1         1. Rotasi cahaya terpolarisasi bidang

            2. Enansiomer memutar cahaya kea rah yang berlawanan, dengan sudut tertentu.

                 

3.      Konfigurasi Relatife

Konfigurasi relative yaitu cara pennetuan didasarkan dengan membandingkan penataan atom-atom dalam  ruang dari suautu senyawa dengan senyawa analog lainnya. Misalnya, untuk golongan asam amino, senyawa pembandingnya adalah D-alanina (dengan NH₂ di sebelah kanan) dan L-alanina (dengan NH₂ di sebelah kiri).

 Pada dasarnya D singkatan dari dextro, dan baha latinnya dexter yang berarti kananm sedangkan L singkatan dari levo dan bahasa latinnya Laevus yang berarti kiri. Konfigurasi absolute secara terbatas hanya berlaku pada senyawa-senyawa dan golongan karbohidrat dan asam amino  saja. sementara itu, senyawa organic terdiri dari banyak golongan senyawa yang tidak hanya mengandung gugus hidroksi dan gugus amino, tetapi juga gugus yang lainnya. Dengan menggunakan Proyeksi Fischer sistem penggambaran konfigurasi gugus disekitar pusat kiral yang berbeda (susunan ruang atom atau gugus yang menempel pada karbon kiral, yaitu konvensi D dan L.

Pada proyeksi Fischer mencakup beberapa hal, diantaranya:

a       1.Gambar datar yang menunjukkan molekul 3D

           2. Karbon kiral berada di perpotongan garis horizontal dan vertical

     3. Garis horizontal menunjukkan ikatan yang berbeda di belakang kertas menjauhi pengamat.

 

Adapun aturan Fischer adalah sebagai berikut:

a.       Cabang karbon berada pada garis vertical

b.      Karbon teroksidasi tertinggi berada di palin atas

c.       Rotasi sebesar 180⁰ pada bidang datar tidak mengubah molekul

d.      Jangan memutar 90⁰

Bayangan cermin Fischer memiliki cirri-ciri yaitu; mudah digambar, mudah menemukan enansiomer, dan mudah menenmukan bayangan cermin dalam bidang.

                        Ada dua cara menentukan bentuk tetrahedral, yaitu dengan tiga dimensi (cara perspektif), dengan dalam rumus dua dimensi (cara proyeksi). Rumus-rumus proyeksi memperlihatkan hanya dua dimensi, dimensi lain dibayangkan tegak lurus bidang kertas. Proyeksi yang luas digunakan karena kesederhanaannya adalah proyeksi Fischer.

    Polarimetri

              1. Menggunakan cahaya monokromatik, biasanya natrium D

       2. Saringan polarisasi yang dapat dipindahkan untuk mengukur sudut

3           3. Searah jarum jam: dextorotatory (d) atau (+), sedangkann yang berlawanan jarum jam: levorotatory (l) atu (-), dimana dalam hal ini tidak berhubungan dengan R maupun dengan S.

   

.     B. PEMISAHAN CAMPURAN RASEMIK

Campuran rasemik artinya suatu campuran yang mengandung sepasang enantiomer dalam jumlah yang sama. Sepasang enantiomer itu adalah enantiomer R dan enantiomer S. prinsip dasar dari pada isomer optic adalah sebagai berikut:

1.      Sepasang enentiomer memilikisifat-sifat fisika (titk didih, kelarutan,dll) yang sama tetap berbeda dalam arah rotasi polimemeter dan interaksi dengan zar kiral lainnya.

2.      Sepasang diastereoisomer memiliki sifat-sifat fisika dan sudut rotasi polarimeter yang  berbeda satu sama lain. kita dapat memisahkan campuran dua diastereoisomer dengan cara-cara fisika (destilasi, kristalisasi, dll), akan tetapi tidak dapat memisahkan campuran dua enantiomer dengan cara-cara  fisika yang sama. Jadi,, dapat disimpulakan bahwa kita dapat dengan mudah memisahkan campuran dua diastereoisomer, tetapi akan kesulitan memisahkan dua enantiomer.

Dalam hal ini, campuran rasemik dimana enansiomer d- dan l- dalam jumlah seimbang. Nitasi (d,l) atau (±), pada campuran rasemik ini tidak bersifat optis aktif, dan campuran rasemik juga mempunyai titik didih dan titk leleh yang berbeda dengan enansiomernya.

      Jika pereaksi yang tidak optis aktif digabungkan untuk membentuk molekul kiral, maka akan terbentuk campuran rasemik enansiomer.

Pada kiralitas conformer, jika terjadi kesetimbangan pada dua conformer kiral, maka molekul tersebut dikatakan bukan kiral. Selain itu juga dapat memutuskan kiralitas dengan cara melihat conformer yang paling simetris. Pada umumnya, sikloheksana secra rata-rata dapat dikatakan berbentuk planar (datar).

Suatu stereoisomer akan menjalani reaksi yang berbeda dengan stereoisomer pasangannya dalam sistem biologis makhluk hidup. Bahkan suatu stereoisomer akan menghasilkan produk yang berbeda dengan stereoisomer pasangannya dalam sistem biologis makhluk hidup.

Jika di dalam laboratorium pemisahan fisis suatu campuran rassemik menjadi enentiomer-enentiomer murni disebut juuga dengan resolusi (resolving) campuran rasemik itu. Suatu cara untuk memisahkan campuran rasemik atau sekurangnya mengisolasi enentiomer murni adalah mengolah suatu campuran tersebut dengan suatu mikroorganisme yang hanya akan mencerna salah satu dari enentiomer itu. Misalnya saja, dengan menginkubasi campuran rasemik itu dengan bakteri pseudomonas campuran rasemik putida yang mengoksidasi (S)-nikotina tetapi tidak (R)-enentiomer.

Beberapa obat yang beredar dalam bentuk campuran rasemik contohnya adalah:

1.      Obat Thalidomide

Obat ini memiliki dua enantiomer, dimana enantiomer yang berguna sebagai obat  penenang adalah R-thalidomide. Akan tetapi ibu hamil yang mengonsumsi enantiomer yaitu S-thalamide justru mengalami masalah dengan pertumbuhan anggota tubuh janinnya.
                

2.      Nikotin

(-)Nikotin dilaporkann lebih beracun dan berbahaya dibandingkan dengan (+)Nikotin. Tanda (+) disini menyatakan arah rotasi polarimeter sesuai arah jarum jam, sedangkan tanda (-) disini untuk menyatakan arah rotasi polarimeter yang berlawanan jarum jam.

3.      Tiroksin

      Tiroksin adalah hormone yang menghasilkan kelenjar tiroid. Dimana, (-)Tiroid meregulasi metabolisme tubuh, sedangkan yang (+)Tiroksin tidak mengandung efek regulasi apapun.

4.      Epinefrin

Epinefrin resemik merrupakan campuran dengan perbandingan 1:1 d-isomer dan l-isomer epinefrin. Dimana, mekanisme aksi pada eppinefrin adalah pada reseptor a adrenergic yang terbukti dapat menyebabkan vasokonstriksi dan mengurangi udem. Pengurangan udem mukosa larings akan meningkatkan diameter jalan napas sehingga stridor inspirasi dan retraksi akan berkurang.

5.      Tramadol

Tramadol HCl adalah anagesik kuat yang bekerja pada reseptor opiate. Dalam hal ini, tramadol mengikat mengikat secara stereospesifiik pada reseptor di sistem saraf pusat sehingga menghentikan sensasi nyeri dan respon terhadap nyeri.

Tharmadol merupaka campuran rasemik dengan perbandingan 1:1 dari 2 anantiomer. Enantiomer (+)nya memiliki potensi berbeda terhadap reseptor opioid  dan sisi monoamine uptake. Enantiomer (-) tramadol kira-kira 5 kali lebih kuat untuk menghambatreuptake norepinephrine dengan menstimulasi reseptor alpha (2)-adrenergic. Dan sebaliknya, yang akan terjadi untuk enantiomernya (+), kedua enantiomer diberikan kepada aksi analgesic tramadol.

Berdasarkann fakta diatas stereokimia (struktur ruang) suatu senyawa organic mutlak harus diperhitungkan dalam reaksi-reaksi biologis makhluk hidup.