RESUME PERTEMUAN 7 : konfigurasi relatif dan mutlak serta pemisahan campuran rasemik

STEREOKIMIA

Konfigurasi adalah urutan penataan keempat gugus disekitar suatu atom karbon kiral. Kiral adalah penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar atom C dapat mengakibatkan isomer. Obyek apa saja yang tak dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya dikatakan kiral. Sedangkan sepasang molekul yang bayangan cerminnya tidak dapat ditumpangtindihkan satu dengan lainnya disebut enansiomer. Jadi dapat dikatakan bahwa enansiomer adalah kiral.  Adapun pusat kiral yaitu pusat yang menghasilkan senyawa khiral. Pusat kiral/pusat streogenik selalu asimetrik (mengikat 4 atom/gugus berbeda) sedangkan asimetrik tidak selalu kiral.

1.    KONFIGURASI RELATIF DAN MUTLAK

Konfigurasi absoulte atau konfigurasi mutlak adalah penataan atom-atom dalam ruang 3 dimensi dengan orientasi yang telah pasti. Sedangkan konfigurasi relatif adalah perbandingan penataan atom-atom dari bangun 3 dimensi dan biasanya bersifat asimetris yang orientasinya belum pasti.

a.        Ketentuan Chan-Ingold-Prelog (Konfigurasi Absolut)

Enantiomer dibedakan berdasarkan susunan gugus yang melekat pada pusat stereogenik/kiral. Susunan gugus ini disebut konfigurasi pada pusat stereogenik. Pasangan enantiomer ialah  jenis isomer dengan konfigurasi lain; keduanya dikatakan mempunyai konfigurasi berlawanan.

            Bila merujuk pada pasangan enantiomer tertentu, kita ingin dapat menunjuk mana konfigurasi yang kita maksudkan tanpa harus menggambarkan strukturnya. Konvensi untuk melakukannya dikenal sebagai sistem R-S atau Chan-Ingold-Prelog (CIP). Caranya adalah seperti dibawah ini:

Keempat gugus yang melekat pada pusat stereogenik diletakan pada urutan prioritas (dengan sistem yang dijelaskan berikut), a        b        c         d. Pusat stereogenik kemudian dilihat dari sisi yang berlawanan dengan gugus prioritasnya terendah, yaitu d. Jika ketiga gugus sisanya (a        b        c) membentuk arah jarum jam, konfigurasi ini disebut R (dai kata lati rectus, kanan). Jika susunan gugus tersebut membentuk arah berlawanan jarum jam, konfigurasi itu disebut S (dari kata Latin sinister, kiri).

Urutan prioritas dari empat gugus diatur sebagai berikut:

Aturan 1 : Atom yang melekat langsung ke pusat stereogenik diberi peringkat sesuai dengan nomor atom: semakin tinggi nomor atom, semakin tinggi peringkatnya.

                                    Cl>O>C>H

                       Prioritas tinggi ke rendah

Jiika salah satu dari empat gugus itu adalah H, atom ini selalu mendapat prioritas terendah, dan kita melihat pusat stereogenik ke arah ikatan C-H, yaitu dari C ke H.

Aturan 2 : Jika keputusan tidak dapat ditarik dengan aturan 1 (artinya, jika dua atau lebih     atom yang langsung melekat itu sama), urutkan lagi ke luar dari pusat stereogenik sampai keputusan dapat ditarik. Contohnya gugus etil memiliki prioritas lebih tinggi dibandingkan gugus metil, sebab pada titik perbedaan pertama sewaktu bergerak menjauh dari pusat stereogenik, kita bertemu dengan karbon (prioritas lebih tinggi) pada gugus etil dan hidrogen (priorita lebih rendah) pada gugus metil.

            Untuk pusat stereogenik pada senyawa siklik, aturan yang sama untuk menetapkan prioritas dapat diikuti. Contohnya: pada 1,1,3-trimetilsikloheksana, empat gugus yang melekat pada karbon tiga-3 berdasarkan prioritasnya adalah:

-CH₂C(CH₃)₂CH₂>-CH₂CH₂>-CH₃>-H

Aturan ketiga yang agak rumit, diperlukan untuk menangani ikatan rangkap atau ikatan rangkat tiga serta cincin aromatik.

Aturan 3 : ikatan majemuk dianggap seolah-olah memiliki ikatan tunggal yang sama. Contohnya, gugus vinil –CH=CH₂ dihitung sebagai

b.      Ketentuan Fischer (Konfigurasi relative)

Dengan mengunakan 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. Metode ini banyak digunakan dalam biokimia dan kimia organik terutama untuk karbohidrat dan asam amino.

Gliseraldehida ditetapkan sebagai senyawa standar untuk menentukan konfigurasi semua karbohidrat. Proyeksi Fischer terhadap gliseraldehida dengan rantai karbon digambarkan secara vertikal, dengan karbon yang paling teroksidasi (aldehid) berada pada bagian paling atas, dengan gambar struktur sebagai berikut :

Gugus OH pada pusat kiral digambarkan pada sisi sebelah kanan untuk isomer D dan sisi sebelah kiri untuk isomer L. Ini berarti setiap gula yang memiliki stereokimia yang sama dengan D-gliseraldehida termasuk gula seri D (misalnya D-glukosa), sedangkan gula yang memiliki stereokimia yang sama dengan L-gliseraldehida termasuk gula seri L. Di mana penentuan D atau L berdasarkan pada asimetris pada atom karbon molekul yang kedua dari belakang, yang merupakan C5 pada gambar sebagai berikut :

Situasi ini analog untuk asam amino, jika proyeksi Fischer digambarkan (rantai karbon vertikal dengan atom karbon yang paling teroksidasi berada paling atas), maka semua asam amino “alami” yang ditemukan dalam protein manusia, diketahui memiliki gugus NH3+ pada posisi sebelah kiri proyeksi Fischer, yang sama dengan L-gliseraldehida, sehingga asam-asam amino ini dikenal sebagai asam amino seri L. Hal ini sangat menguntungkan dan bermanfaat dibidang kesehatan, khususnya bidang Farmasi dalam hal rancangan obat dengan uji toksisitas selektif, di mana diketahui asam amino pada mikroorganisme memiliki konfigurasi yang berlawanan yaitu seri D, sebagai contoh Penisillin yang menghambat enzim transpeptidase dalam sintesis dinding sel mikroba, hal ini berhubungan dengan dipeptida D-alanin-D-alanin dari dinding sel mikroba yang mirip dengan struktur penisillin. Sehingga penisilin tidak toksik terhadap manusia yang memiliki L-alanin dalam protein tubuh.

2.    PEMISAHAN CAMPURAN RASEMIK

Pada persamaan 5.5 dinyatakan bahwa bila reaksi antara dua reagen akiral menghasilkan produk kiral, hasilnya selalu campuran rasemik (50:50) enantiomer. Andaikan kita ingin memperoleh setiap enantiomer murni dan bebas dari enantiomer lain. Proses pemisahan campuran rasemik menjadi enantiomernya dinamakan resolusi. Karena enantiomer memiliki sifat akiral yang identik, bagaimana cara kita memisahkan campuran rasemik ke dalam komponen-komponenya? Jawabannya ialah mengonversinya menjadi diastereomer yang sekarang telah terpisah menjadi enantiomernya kembali.

Untuk memisahkan dua enantiomer, pertama-tama kita reaksikan dengan reagen kiral. Produknya akan berua sepasang diastereomer. Diastereomer ini telah kita ketahui berbeda dalam semua jenis sifatnya dan dapat dipisahkan melalui metode biasa. Prinsip ini diilustrasikan dalam persamaan berikut:

Sesudah diastereomer-diastereomer ini dipisahkan, kemudian kita melaksanakan reaksi yang meregenerasi reagen kiral itu dan memisahkan enantiomernya.

R-R      menjadi      R+R dan S-R  menjadi    S+R

Louis pasteur merupakan orang pertama yang meresolusi campuran rasemik ketika ia memisahkan garam natrium amoium dari (+)- dan (-)asam tartarat. Dalam hal tertentu ia adalah reagen kiral, karena ia dapat membedakan antara kristal yang bersifat kiri dan yang bersifat kanan.