Stereocontrol and Ring Formation

Stereocontrol and Ring Formation

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 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.

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.

f.    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.

2.      Reaksi Pembentukan Cincin

            Pengenalan dari aturan Baldwin untuk penutupan cincin, mempelajari nukleofil, homolitik dan proses penutupan cincin kationik, dan mendapatkan pola reaktifitas yang dapat relativ diprediksi. Pendekatan ini didasarkan pada persyaratan-persyaratan steriokimia dan sudut pendekatan yang memungkinkan untuk membawa bersama-sama dua pusat reaktif  bila dihubungkan dengan atom-atom (tether). Baldwin mengklasifikasikan penutupan cicin menjadi dua kategori :  EXO (aliran elektron dari reaksi adalah eksternal terhadap cincin yang akan dibentuk) dan ENDO (aliran elektro didalam cincin yang akan dibentuk). Jika atom yang diikat  dinyatakan tet  dan cincin yang akan dihasilkan adalah 6.118. Peningkatan atom pada sp² disebut TRIG (membentuk cincin) dan peningkatan hibridisasi pada atom sp disebut DIG (pembentukan cincin).

Bila kita bicarakan aturan Baldwin, maka yang paling perlu dibicarakan adalah pertama-tama adalah persyaratan sudut peningkatan untuk membawa dua ujung raktif molekul bersama-sama. Elliot dan Graham-Richard menyatakan suatu metode untuk memprediksikan  sudut pendekatan yang cocok, yang haya didasarkan pada substrat. Pengggantian pada karbon sp³ pada umumnya melalui peningkatan dari bagian belakang dan gugus yang akan datang (X) harus mendekati karbon yang mengandung Y [ada sudut yang dekat dengan 180°.disini sudut ikat sekitar 120°, tetapi selama reaksi, atom  sp³ adalah tetrahedral (dengan sudut ikatan sekitar 109°).

Sumber :

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

Pertanyaan :

1.  1. Untuk mengontrol selektivitas epoksidasi asimetris. Mengapa perlu dilakukannya  pengikatan alcohol alilik pada logam ?

2. Dapatkah dilakukan reaksi adisi HBr pada alkena dengan adanya peroksida ? Bagaimana hasil yang didapatkan ?