SAR FLAVONOID TERPRENILASI

 Flavonoid merupakan senyawa yang terdiri dari 15 atom karbon, dimana dia cincin benzen (C6) terikat pada suatu rantai propan (C3) sehingga membentuk suatu susunan C6-C3-C6. Susunan ini dapat menghasilkan 3 jenis struktur, yaitu 1,3-diarilpropan (flavonoid), 1,2-diarilpropan (isoflavonoid), dan 1,1-diarilpropan (neoflavonoid). 

Ciri Struktur Flavonoid

1. Reaksi - Reaksi Flavonoid

   a) Reaksi Flavon dan Flavonol

     Flavon dan flavonol adalah jenis flavonoid yang sering ditemukan di alam, flavon mempunyai struktur dari 2 -fenilbenzofiran-4-on, sedangkan flavonol dapat dianggap 3- hidroksiflavon :

Oleh karena flavon adalah juga benzopiranon, maka flavon dan flavonol dengan asam mineral menghasilkan garam benzopirilium yang berwarna yang disebut juga  garam flavilium. Garam ini bila diperlakukan dengan basa menghasilkan kembali  senyawa flavon semula.  Dengan adanya gugus hidroksil (metoksil) pada posisi 5,7 atau 4’ yang mampu  menampung muatan positif pada posisi-posisi ini, maka struktur ini yang terlibat dalam  resonansi dari garam flavilium akan bertambah. Dengan perkataan lain, dengan adanya  gugus hidroksil (metoksil) pada posisi tersebut, maka ion flavilium menjadi lebih stabil,  yang berrarti pula bahwa kebasaan flavon tersebut akan bertambah. Adapun contoh terbentuknya garam flavilium adalah :

Flavon dan Flavonol dapat pula melakukan reaksi yang sejenin dengan y-piron. Bila flavon atau flavonol direduksi menjadi senyawa 4-hidroksi yang sebanding, selanjutnya diperlakukan dengan asam mineral, dihasilkan garam flavilium atau antosianidin. Misalnya 5-metilkuersetin bila direaksikan dengan litium aluminium hidrida  maka akan dihasilkan sianidin 5-metil eter seperti yang ditunjukkan berikut ini :

Flavon yang mengandung gugus metoksil atau hidroksil pada posisi 5 bila di panaskan dengan asam yodida akan mengalami demetilasi, diikuti oleh penataan ulang  sebagai akibat terbukanya cincin flavon dan resiklisasi. Proses ini disebut penataan ulang  Wessley-Moser. Selanjutnya, bila cincin B dari flavon mengandung gugus metoksil atau  hidroksil pada posisi 2’, maka penataan ulang W-M dari senyawa flavon ini akan menghasilkan suatu flavon dimana cincin B dari flavon semula akan berubah menjadi  cincin A pada flavon baru, seperti yang ditunjukkan oleh reaksi berikut ini :

Reaksi lainnya dari flavon dan flavonol berkaitan dengan sifat aromatik dari cincin A dan B atu berhubungan dengan substituen pada cincin tersebut. Sifat aromatik  dari cincin A dan B akan jelas terlihat pada senyawa-senyawa flavon yang mengandung  gugus-gugus hidroksil, yang berlaku sebagai fenol terhadap reaksi substitusi elektrofilik.  Bila cincin A dan B mengandung gugus hidroksil maka substitusi pertama-tama akan  terjadi pada cincin ini. Gugus hidroksil pada posisi 3 atau 7 akan mengarahkan substitusi  pada posisi 8, dan substitusi selanjutnya akan menghasilkan falvon dengan substituen  ganda pada posisi 6 dan 8. Sedangkan 5,7-dihidroksiflavon mengalami substitusi ganda  pada posisi 6 dan 8.  

Gugus hidroksil dari suatu hidroksiflavon , seperti lazimnya pada fenol, dapat dimetilasi menggunakan dimetil sulfat dan alkali menghasilkan metil eter. Gugus  hidroksil pada posisi 5, karena membentuk ikatan hidrogen dengan gugus karbonil pada posisi 4, agak sukar dimetilasi. Akan tetapi, metilasi lengkap dari suatu  polihidroksiflavon dapat dilakukan menggunakan dimetil sulfat yang berlebih. Metilasi  dari gugus hidroksil, kecuali gugus hidroksil pada 5, dapat pula dilakukan menggunakan  diazometan (CH2N2). Sebaliknya gugus metoksil dalam molekul metoksil flavon oleh asam yodida  diubah menjadi gugus hidroksil. Namun demikian, pada kondisi reaksi demetilasi ini,  flavon yang mengandung gugus metoksil (atau hidroksil) pada posisi 5 atau 2’ dapat  mengalami penataan ulang Wessley-Moser, seperti uraian sebelumnya. Reaksi-reaksi flavon yang berhubungan dengan cincin-cincin aromatik dan  substituen pada cincin tersebut dari molekul flavon dapat dilihat dalam reaksi-reaksi  berikut ini :

Senyawa-senyawa flavon dan flavonol sebagai turunan 2-fenilkromon, mengalami penguraian oleh basa, misalnya krisin diuraikan oleh NaOH menjadi asam asetat, asam benzoat, floroglusinol dan asetofenon. Begitu pula kuersetin diuraikan oleh KOH  menghasilkan floroglusinol, asam protokatekuat dan y-3,4 trihidroksiasetofenon. Reaksi-reaksi ini sangat berguna untuk manetapkan struktur dari flavon dan flavonol yang  selanjutnya dikukuhkan kembali dengan sintesa senyawa bersangkutan. Adapun reaksi- reaksi flavon dan flavonol dapat dilihat dalam uraian berikut ini :

 b) Reaksi Antosianin dan Antosianidin

   Antosianidin termasuk jenis flavonoid yang utama yang banyak ditemukan di alam dalam bentuk 3 atau 3,5 - glikosida disebut antosianin. Antosianin adalah senyawa-senyawa yang berperan dalam memberikan warna merah, ungu, dan biru pada kelopak  bunga dan buah.  Sebagai glikosida, semua antosianin larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut-pelarut organik. Akan tetapi antosianin dapat diendapkan dari larutannya sebagai garam  timbal yang berwarna biru, yang larut dalam asam asetat glasial menghasilkan warna  merah tua. Selanjutnya dihidrolisa dengan asam menghasilkan antosianidin dan gulanya.  Perbedaan individual antara antosianidin terletak pada tingkat hidroksilasi dari cincin  aromatik. Akan tetapi dari tiga jenis antosianidin yang utama yakni pelargonidin, sianidin  dan delfinidin, semuanya terhidroksilasi pada posisi 3,5 dan 7. Sedangkan perbedaan  individual antara senyawa-senyawa antosianin terletak pada posisi dari gugus glikosil  (residu gula) di dalam molekulnya. Contoh antosianin dan antosianin adalah :

Karakterisasi dari antosianin dapat dilakukan berdasarkan sifat fisik, seperti spektrum serapan, flourosensi dan warna dalam larutan penyangga. Antosianin memperlihatkan sifat amfoter, dimana warna larutan berubah-ubah tergantung pH seperti  terlihat dari contoh berikut :

Perubahan warna dari merah melalui ungu ke biru adalah ciri dari antosianin yang mengandung gugus-gugus hidroksil bebas pada cincin B dan terletak bersebelahan  seperti lazimnya ditemukan pada glikosida dai sianidin dan delfinidin. Oleh karena itu  glikosida dari pelarginidin tidak memperlihatkan perubahan warna yang menyolok.  Fenomena ini dapat digunakan untuk mengenal pola hidroksilasi dari cincin B dari  molekul antosianin yang dipisahkan dari suatu jaringan tumbuhan. Antosianin atau antosianidin diuraikan oleh basa, dimana struktur flavilium putus  pada atom oksigen dari cincin piroksinium, menghasilkan dua fragmen, yaitu  floroglusinol dan turunan asam benzoat. Penguraian ini dapat dilakukan bila antosianin  atau antosianidin dipanaskan dengan larutan barium hidroksida atau Natrium Hidroksida. 

   Antosianin atau antosianidin yang tidak mengandung gugus-gugus hidroksil bebas dan terikat bersebelahan, bereaksi dengan hidrogen peroksida menghasilkan turunan  asam benzoat. Reaksi penguraian oleh hidrogen peroksida ini terjadi karena pemutusan  ikatan antara C-2 dan atom C-3 dari cincin piroksonium, seperti reaksi berikut ini :

Reaksi-reaksi di atas dapat digunakan untuk menetapkan posisi dari gugus-gugus hidroksil pada cincin A maupun cincin B dari molekul antosianin dan antosianidin,  melalui pengenalan dari senyawa-senyawa hasil penguraian tersebut. Dengan demikian,reaksi penguraian ini dapat digunakan pula menetapkan struktur antosianin atau antosianidin yang ditemukan dari suatu jaringan tumbuhan.

2. Flavonoid Terprenilasi 

  Senyawa flavonoid terprenilasi merupakan metabolit sekunder utama yang terdapat dalam genus Artocarpus. Flavonoid yang terdapat dalam genus Artocarpus terdiri dari calkon, flavanon, dan flavon. Cincin B teroksigenasi pada posisi C-4’ atau C-2’, C-4’ atau C-2’, C-4’, C-5’. Sedangkan Intsia merupakan salah satu genus dari famili Leguminosae. Tumbuhan dari genus ini terdiri dari 8 spesies dan tersebat di Afrika bagian timur, Madagaskar sampai Melanesia, Micronesia dan Australia bagian utara. Senyawa golongan flavonoid juga ditemukan dalam gunus Intsia. Flavonoid yang telah diisolasi dari genus Intsia adalah senyawa turunan flavanon, flavanonol, dan flavanol. Cincin B teroksigenasi pada posisi C-4’ atau C-3’, C-4’ atau C-3’, C-4’, C-5’.Pola oksidasi tersebut sesuai dengan asal usul biosistesis flavonoid yang berasal dari gabungan jalur shikimat dan asetat malonat.

a) Prenilflavon

  Senyawa flavon terprenilasi baik oleh gugus isoprenil atau geranil yang telah diisolasi dari tumbuhan Artocarpus cukup banyak. Prenilasi terutama pada cincin A (C6 dan C8) dan  posisi C3. Senyawa flavon terprenilasi hanya pada C6 atau C8 yang telah diisolasi antara lain  sikloartokarpin A (10) oleh Lin [11] dari kayu akar A. heterophyllus. Kijjoa et.al [13]  mengisolasi artokarpesin (11) dari kayu batang A. elasticus. Wang [14] mengisolasi  artocamin C (12) dari akar A. chama, senyawa ini dilaporkan bersifat aktif sebagai antitumor.  Sikloaltilisin (13) yang diisolasi dari bud covers A. altilis oleh Patil [15] dilaporkan bersifat sebagai inhibitor cathepsin.

Senyawa flavon terprenilasi pada C6 atau C8 yang ditemukan memiliki pola Monooksigenasi cincin B pada posisi C-4′ atau dioksigenasi pada C-3′, C-4′ atau C-2′, C-4′. Pembentukan cincin kromen merupakan hal yang biasa terjadi pada senyawa golongan ini.

   Senyawa 3-prenil flavon memiliki pola trioksigenasi pada cincin B dengan posisi C- 2′, C-4′ dan C-5′. Senyawa kelompok ini yang memiliki tingkat oksidasi tertinggi. Banyak senyawa yang telah dilaporkan keberadaannya terutama dalam subgenus Artocarpus. Beberapa diantaranya yang telah berhasil diisolasi antara lain artonin E (14) dari kulit batang  A. scortechinii oleh Ferlinahayati [12], artonin E (14) juga disolasi dari kulit akar A. nobilis oleh Jayasinghe [16]. Artonin V (15) diisolasi dari kulit akar A. altilis oleh Hano [17]. Ko  [18] mengisolasi artelastoheterol (16) dari kulit akar A. elasticus.

b) Oksepinoflavon

         Senyawa dengan kerangka oksepinoflavon berasal dari 3-prenilflavon, dimana gugus prenil mengalami siklisasi oksidatif dengan gugus hidoksi pada C-2′ membentuk cincin segi  tujuh. Senyawa oksepinoflavon yang ditemukan kebanyakan memiliki pola C-2′,C-4′ dioksigenasi pada cincin B. Senyawa dengan struktur oksepinoflavon antara lain artelastinin (17) yang diisolasi dari kayu batang A. elasticus [19]. Artoindonesianin B (18) yang diisolasi dari kulit akar A. champeden oleh Hakim [20] memiliki sifat sitotoksik. Chan [21] dari kulit akar A. communis mengisolasi artocommunol C (19).

video terkait :

https://youtu.be/xib_ZintQZA

PERMASALAHAN :

1. Pada blog saya dituliskan bahwa Senyawa 3-prenil flavon yang lain yaitu dengan pola oksigenasi pada C2′,C4′ dan C5′ memiliki tingkat oksidasi tertinggi. Nah, Mengapa senyawa 3-prenil flavon memiliki tingkat oksidasi tertinggi diantara kelompok Prenilflavon yang lain ?

JAWABAN UTS KIMIA ORGANIK III

Nomor 1

                                Nomor 2

DEPROTEKSI GUGUS PELINDUNG DALAM SINTESIS ORGANIK

Didalam sintesis organik terdapat suatu istilah yaitu, Deproteksi. Deproteksi merupakan suatu keadaan dimana adanya penghilangan (reduksi) suatu gugus pelindung sehingga berubah menjadi suatu gugus fungsi awal. Apabila molekul mengandung beberapa gugus fungsional yang mirip, mungkin perlu dilindungi dengan cara yang berbeda, sehingga mereka juga dapat dihilangkan dengan kondisi yang berbeda-beda.    

Adanya penghilangan gugus pelindung dapat terjadi karena beberapa hal, yaitu sebagai berikut :

• Solvolisis dasar penguraian oleh pelarut (contoh : Hidrolisis, Alkoholisis)

• Hidrogenolisis

• Logam berat

• Ion fluoride

• Fotolitik

• Asam / basa

• Elektrolisis

• Eliminasi reduktif

• β – eliminasi

• Oksidasi

• Substitusi nukleofilik

• Katalisis logam transisi

• Enzim

1. Misalnya untuk gugus keton (karbonil) digunakan gugus pelindung dengan dasar Reaksi antara aldehid dan keton akan menghasilkan asetal dan Reaksi antara alcohol dan keton akan menghasilkan ketal.

 

Mekanisme reaksinya yaitu :

Tahap 1

Tahap pertama merupakan  reaksi penambahan gugus pelindung (proteksi) terhadap gugus keton dengan menggunakan reagen etanadiol (OHCH2CH2OH) dan menggunakan pelarut TsOH (p-Toluenesulfonic acid monohydrate) dan benzen yang berfungsi untuk mendeaktifasi gugus karbonil (C=O) pada ester (alkil alkanoat) sehingga gugus pelindung tidak melindungi gugus karbonil pada ester tapi melindungi gugus keton.

Pada tahap ini, terbentuk gugus pelindung berupa ketal yang tahan dengan penambahan reduktor dan dengan mudah dilepaskan (deproteksi) menggunakan asam dan kalor. 

Pada mekanisme diatas, O dari etanadiol yang bermuatan negative menyerang karbonil yang bermuatan positif sehingga ikatan O lepas dan O menjadi bermuatan negatif, yang selanjutnya O bermuatan negatif tersebut akan mengikat H pada OH. Tahapan selanjutnya adalah proses reaksi dehidrasi (penghilangan molekul air) sehingga terbentuk gugus ketal.

Tahap 2

Tahap selanjutnya adalah terjadi reaksi reduksi oleh LiAlH4 menjadi senyawa alkohol.

Tahap 3

Pada tahap ini adalah tahap terakhir adalah reaksi deproteksi, yaitu penghilangan gugus pelindung ketal sehingga dihasilkan gugus fungsi awalnya yaitu keton dengan menggunakan H3O+ (suatu air yang diasamkan).

Pada tahap ini, OH dari air yang bermuatan negative menyerang H yang berada di sebelah atom O sehingga ikatan O disebelahnya menjadi rangkap dan ikatan O satu lagi akan lepas dan menjadi bermuatan negatif, dan selanjutnya O yang negatif tersebut akan mengikat H dari air, sehingga etanadiol  lepas dan terbentuk gugus keton seperti semula.

2. Mekanisme Proteksi dan Deproteksi Gugus Alkohol

          Reaksi gugus alkohol (RO-H) dengan tert-butil dimetil silil klorida dan imidazol.

  Mekanisme Proteksi Alkohol

      Alkohol direaksikan untuk melindungi bagian silil pada tert-butil dimetil silil klorida. Pada senyawa tert-butil silil dimetil klorida (TBDMS-Cl), atom -Cl akan bereaksi dengan atom hidrogen (-H) pada gugus R-OH. Dimana Oksigen pada R-O memiliki pasangan elektron bebas yang akan berikatan langsung dengan silil. Reaksi ini disebut reaksi substitusi. Dari reaksi substitusi tersebut, terbentuklah ikatan oksigen (R-O) dalam senyawa tert-butil dimetil silil klorida (TBDMS-Cl). Namun, senyawa yang terbentuk tersebut masih bersifat perantara. Oksigen berikatan dengan silil dan hidrogen berikatan dengan oksigen sehingga oksigen bermuatan positif. Sedangkan Cl- masih berada diluar. Dengan kehadiran imidazol, akan menarik atom hidrogen keluar sehingga akan membentuk ikatan antara TBDMS-Cl dengan gugus R-O. Imidazol akan mengikat anion  Cl- dan atom hidrogen (H+) membentuk HCl yang menjadi produk sampingan. 

    Mekanisme Deproteksi Alkohol

      Dari reaksi diatas, setelah terbentuk ikatan TBDMS-O-R dengan atom oksigen beserta alkilnya (R-O), gugus alkohol (R-O) akan dihilangkan (mengalami deproteksi).

  Dalam mekanisme deproteksi ini gugus alkohol menggunakan asam fluorida (H-F) sebagai deprotektor.Lalu, TBDMS-O-R yang berikatan dengan atom oksigen berserta alkilnya (R-O), atom fluorida (-F) pada H-F akan berikatan langsung pada bagian silil dari TBDMS-O-R sehingga membentuk TBDMS-F serta ion H+ yang ditinggalkan -F dari H-F (asam fluorida). Atom oksigen pada R-O lebih elektronegatif sehingga Si akan menarik elektron ke oksigen Sehingga didapatkan kondisi R-O- (disebut ion alkanolat) dan ikatan silil dengan atom fluorida yang muatannya telah netral. R-O- yang bermuatan negatif akan berikatan dengan atom hidrogen (H+) sehingga akan terbentuk kembali gugus alkohol (RO-H). 

Video terkait :

https://youtu.be/2HymGUQLIis

PERMASALAHAN :

1. Didalam blog saya terdapat reaksi gugus alkohol (RO-H) yang direaksikan dengan tert-butil dimetil silil klorida dan imidazol. Dimana pada reaksi tersebut untuk mendeproteksi gugus alkohol digunakan asam fluorida (H-F). Nah, bagaimana yang terjadi apabila suatu gugus alkohol dideproteksi dengan asam lainnya ?

GUGUS-GUGUS PELINDUNG SINTESIS SENYAWA ORGANIK

Gugus pelindung merupakan suatu gugus fungsional yang digunakan untuk melindungi gugus tertentu agar tidak turut bereaksi dengan pereaksi atau pelarut selama proses sintesis kimia sedang berlangsung.  Gugus pelindung  ditambahkan ke dalam molekul melalui modifikasi kimia pada suatu gugus fungsi  untuk mencapai kemoselektivitas pada reaksi kimia selanjutnya. Gugus ini memiliki peranan yang  penting dalam sintesis organik multitahap. Dalam banyak preparasi senyawa organik, beberapa bagian spesifik pada molekul tidak dapat bertahan pada kondisi reaksi atau pereaksi yang digunakan. Sehingga, bagian atau gugus tersebut harus dilindungi.

Misalnya pada litium aluminium hidrida sangat reaktif yang merupakan pereaksi yang sangat beguna untuk mereduksi ester menjadi alkohol. Pereaksi tersebut akan mudah sekali bereaksi dengan gugus karbonil, tanpa dapat menseleksi  yang mana gugus karbonil yang seharusnya dapat  direduksi. Ketika reduksi ester dibutuhkan namun terdapat gugus karbonil lainnya dalam molekul target tersebut, penyerangan hidrida pada gugus karbonil tersebut harus dicegah. Misalnya, karbonil diubah ke dalam gugus asetal, yang tidak bereaksi dengan hidrida. Asetal tersebut kemudian disebut sebagai gugus pelindung karbonil. Setelah tahapan yang memerlukan hidrida telah  selesai dilakukan, asetal tersebut dihilangkan (direaksikan dengan asam berair), mengembalikannya ke gugus karbonil semula. Tahapan ini disebut sebagai deproteksi.

Gugus pelindung  mempunyai persyaratan untuk bisa bereaksi dalam reaksi kimia, yaitu sebagai berikut :

1. Gugus pelindung yang digunakan harus lebih reaktif

2. Gugus pelindung yang dipakai harus dengan mudah bereaksi dengan molekul target.

3. Kondisi reaksi dalam memasukkan gugus pelindung harus stabil.

4. Dapat dimasukkan pada kondisi reaksi ringan

5. Gugus pelindung harus dapat dengan mudah dihilangkan tanpa mengganggu reaksi akhirnya

 

Berikut beberapa Gugus pelindung yang umum digunakan, antara lain :

Kelompok Hidroksi

Kelompok hidroksil harus dilindungi selama oksidasi, asilasi, halogenasi, dehidrasi dan reaksi lain yang rentan. Gugus hidroksil dilindungi dengan membentuk eter alkil nya, eter alkoksialkil, eter silil dan ester. Namun, eter lebih disukai ester karena stabilitas nya dalam asam asetat dan kondisi dasar.

a)    Alkil eter dan alkoksialkil

Alkil eter umumnya disiapkan dengan penambahan asam-katalis dari alkohol ke alkena atau Sintesis eter Williamson
                                    

Eter tetrahidropiranil yang stabil untuk basis dan perlindungan akan dihapus oleh asam-katalis hidrolisis. Misalnya, geraniol (1.60) dilindungi sebagai geraniol tetrahidropiranil eter di hadapan piridinium p-toluenesulfonate (PPTs) reagen.  Dan eter dibelah dengan PPTs di ethanol 39 hangat.

 

Namun, pembentukan THP eter merupakan  sebuah pusat stereogenik baru. Pengenalan eter THP ke molekul kiral sehingga menghasilkan pembentukan diastereoisomer. Fenol dilindungi sebagai metil ethers 40, 41, ters-butil eter, eter alil dan benzil eter. Aril eter Propargylic (ester) yang dibelah oleh benzil trietil ammonium tetra tiomolibdat dalam asetonitril di kamar dengan temperatur 52. Ester alil tidak dibelah di bawah kondisi ini. Electroreduction di hadapan Ni-bipiridin kompleks seperti katalis lain dengan metode untuk mempengaruhi deproteksi dari propargil ethers53.

b)    Eter silil

Perlindungan gugus hidroksil melalui pembentukan eter silil telah banyak digunakan dalam sintesis organik. Eter silil tahan terhadap oksidasi, sudah baik termal stabilitas, viskositas rendah dan mudah diperoleh dari senyawa awal nya. Banyak metode yang dapat digunakan untuk sintesis eter trialkilsilil. Alkohol bereaksi cepat dengan trialkilsilil klorida (R3SiCl) untuk memberikan trialkilsilil ethers59 (ROSiR3) dengan adanya basis amina seperti trietilamina, piridin, imidazole atau 2,6-lutidine. Tidak seperti 3-alkil halida, klorida trialkilsilil (R3SiCl) menjalani substitusi nukleofilik dengan mekanisme yang mirip dengan SN2 tersebut. Anion enolat yang diperoleh dari alkohol bereaksi dengan klorida trialkilsilil (R3SiCl), menghasilkan eter trialkilsilil (R3SiOR) oleh substitusi pada oksigen. Kekuatan luar biasa dari Si-O obligasi dikombinasi lagi C-Si panjang ikatan (Crowding kurang sterik) berfungsi untuk menstabilkan transisi.

                                         

c)     Ester

Asilasi alkohol merupakan reaksi penting bagi ahli kimia organik sintetik, itu secara historis digunakan untuk derivatisasi dan karakterisasi alkohol. Asilasi biasanya dilakukan dengan menggunakan asil klorida atau anhidrida yang sesuai di hadapan dari dasar seperti trietilamina atau piridin. Laju reaksi cepat dapat dicapai dengan menambahkan 4 -(dimethylamino) piridin (DMAP) sebagai co-katalis.

 

Dengan kondisi tersebut, substrat dasar-sensitif dapat mengalami dekomposisi. Untuk menghindari Kelemahan ini, protik dan Lewis asam dapat dimanfaatkan, seperti asam p-toluenasulfonat, seng klorida, kobalt klorida atau triflat skandium. Asetat, chloroacetate, benzoat, p-metoksi benzoat, benzil karbonat (Cbz), tertbutyl karbonat (Boc) dan 9 -(Fluorenylmethyl) karbonat (Fmoc) biasanya disiapkan untuk melindungi gugus hidroksil.

Berikut ini tabel mekanisme reaksi dalam sintesis organik :

 

 Video terkait :

https://youtu.be/O96B5Cc5PLg

PERMASALAHAN :

1. Gugus pelindung memiliki beberapa persyaratan tertentu untuk dapat bereaksi dalam reaksi kimia. Salah satunya yaitu Kondisi reaksi dalam memasukkan gugus pelindung harus stabil. Nah, Bagaimana yang terjadi apabila kondisi reaksi saat memasukkan gugus pelindung tidak stabil ?

Desain Sintesis Asam Sinamat dan Mekanismenya

Asam sinamat atau disebut juga asam 3-fenil-2-propenoat atau asam β-fenilakrilat ialah senyawa yang berasal dari suatu isolasi kulit kayu manis (Cinnamomum burmanni) famili Lauraceae. Memiliki kegunaan antara lain sebagai pengawet, pewangi makanan, kosmetik, sabun, dan produk-produk farmasi lainnya (Anwar et al., 1994). Sintesis asam sinamat dapat dilakukan melalui reaksi kondensasi Knoevenagel dan reaksi Perkin. Reaksi kondensasi Knoevenagel lebih sering digunakan karena jumlah senyawa yang dapat diperoleh lebih banyak dibandingkan dengan reaksi Perkin (McMurry, 2012). 

Reaksi kondensasi Knoevenagel adalah reaksi kondensasi antara suatu aldehid dan senyawa yang mempunyai hidrogen α dengan dua gugus karbonil dengan menggunakan katalis suatu bas yang memiliki gugus amina (Fessenden and Fessenden, 1986). Untuk mensintesis asam sinamat berdasarkan reaksi kondensasi Knoevenagel. Sintesis asam sinamat dilakukan dengan mereaksikan asam malonat yang merupakan senyawa yang mempunyai hidrogen α dan benzaldehida dan senyawa dengan golongan aldehida dengan katalis dietilamina. 

Dietilamina (pKb = 3,02) merupakan suatu amina sekunder dan memiliki sifat basa lebih kuat dibandingkan dengan amonia (pKb = 4.74). Semakin kuat basa yang digunakan maka atom hidrogen α akan semakin mudah membentuk ion enolat (McMurry, 2012). Dengan demikian, pembentukan asam sinamat diharapkan akan semakin cepat dan rendemen yang dihasilkan lebih banyak.

Hasil analisis yang dilakukan  senyawa hasil sintesis bahwa asam sinamat dapat disintesis dari asam malonat dan benzaldehid dengan katalis dietilamina dengan rendemen sebanyak 4,68%. Adapun Senyawa turunan asam sinamat yaitu asam kafeat, sinamida, sinamoil ester dan hidrazid sinamat. Senyawa-senyawa turunan asam sinamat baik natural maupun sintetis, telah dilakukan pengujian antikanker. Asam sinamat dan beberapa senyawa turunannya telah diperiksa sebagai inhibitor yang baik terhadap aktivitas AKR1C3. AKR1C3 adalah sel kanker yang terbentuk dengan adanya hormon, seperti kanker prostat, kanker payudara dan kanker endometrial. Asam sinamat merupakan inhibitor yang baik terhadap AKR1C3 (IC50 = 50 µM) sebagaimana asam 3,4,5-trimetoksisinamat (IC50 = 50 µM). Di samping itu, asam kafeat memiliki aktivitas sitotoksik in vitro yang rendah melawan sel myeloid leukimia (HL-60) dan juga dapat berpotensi sebagai agen kemopreventif untuk melawan kanker kulit.

Reaksi Knoevenagel yang juga dikenal sebagai kondensasi aldol silang antara aldehid tanpa hydrogen α dan senyawa yang memiliki hydrogen α yang dapat distabilkan oleh dua gugus penstabil karbanion atau gugus pengaktif seperti C=O atau C N dengan katalis basa. 

Langkah-langkah reaksi Knoevenagel :

1. Reaksi pembentukan karbanion

Benzaldehid sebagai senyawa karbonil dapat bereaksi dengan karbanion dari asam malonat yang terbentuk melalui reaksi kondendasi Knoevenagel. Molekul benzaldehidehida dengan karbanion bergabung menjadi molekul yang lebih besar. Benzaldehida dapat bereaksi pula secara resonansi elektron dalam ikatan rangkapnya dalam gugus karbonil. Elektron-elektron pada ikatan rangkap tertarik oleh elektron bebas atom oksigen yang juga lebih elektronegatif dari atom C. Elektron yang tertarik dari atom C menyebabkan atom C lebih bermuatan positif sehingga makin mudah pula berikatan dengan karbanion yang telah dirbentuk.

2. Reaksi kondensasi

Reaksi kondensasi ialah reaksi antara dua molekul atau lebih yang bergabung menjadi satu molekul yang lebih besar tanpa kehilangan molekul kecil seperti air.  Reaksi kondensasi yang terjadi adalah reaksi kondensasi Knovenagel karena senyawa yang bereaksi adalah senyawa aldehid yang tidak mempunyai hidrogen alfa dan dengan senyawa yang mempunyai sebuah hidrogen alfa terhadap 2 gugus karbonil. Pemanasan campuran dilakukan selama 1 jam dengan tujuan untuk mereaksikan senyawa asam malonat, piridin, benzaldehida, dan piperidin karena dalam reaksi karbonil dengan karbanion membutuhkan tambahan energi untuk melakukan reaksi. Proses pendidihan dilakukan 10 menit setelah pendiaman sebentar yang  bertujuan untuk melepaskan CO2  (proses dekarboksilasi) untuk proses pembentukan asam sinamat. Penurunan suhu dilakukan untuk menghentikan reaksi-reaksi  dan menurunkan kelarutan senyawa produk yang dihasilkan yaitu asam sinamat sedangkan penambahan HCl adalah untuk menetralisasi sifat campuran yang bersifat basa akibat adanya piridin dan piperidin yang telah ada dalam campuran. Piridin berfungsi sebagai basa lemah yang mengkatalisis reaksi pembentukan karbanion. Piridin digunakan karena merupakan basa lemah, apabila digunakan basa kuat maka tidak akan dihasilkan produk yang diinginkan. Jika digunakan basa kuat maka karbanion yang terbentuk bukan pada posisi atom C alfa, tetapi atom C pada posisi gugus karboksilat.

3. Reaksi dehidrasi

Reaksi dehidrasi ialah proses penghilangan H2O untuk mengadakan ikatan rangkap antara atom C. Reaksi ini dikatalisis oleh HCl karena H+ dari HCl dapat mempercepat pelepasan H2O. Selain itu HCl juga berfungsi untuk menetralkan basa yang telah ada pada reaksi sebelumnya, yaitu piridin maupun piperidin sehingga dalam pelepasan H2O dapat terjadi dalam suasana netral.

4. Reaksi dekarboksilasi

Kemudian reaksi Dekarboksilasi ialah reaksi pelepasan CO2. Reaksi ini terjadi karena stabilisasi resonansi antara gugus karboksilat pada produk antara. Hal itu dikarenakan adanya ikatan rangkap pada senyawa antara.

PEMBAHASAN ARTIKEL YANG BERJUDUL : A Novel Approach in Cinnamic Acid Synthesis: Direct Synthesis of Cinnamic Acids from Aromatic Aldehydes and Aliphatic Carboxylic Acids in the Presence of Boron Tribromide

Mekanisme nya yaitu:

pertama, asam karboksilat alifatik 1 bereaksi dengan boron tribromida dan menghasilkan A perantara yang stabil, triasil borat, yang berperan sbgai kimiawi anhidrida campuran. Nah Borat ini, dengan adanya 4-DMAP (Dimetil Amino Piridin), menghasilkan zat antara B reaktif yang bereaksi dengan aldehida aromatik 2 dengan mekanisme yang diketahui, menghasilkan asam sinamat 3. Adanya 4-DMAP, menghasilkan zat antara B reaktif yang bereaksi dengan aldehida aromatik 2 dengan mekanisme yang diketahui, menghasilkan asam sinamat 3 Kehadiran 4-DMAP dan piridin diperlukan untuk pembentukan produk. Bahwa dengan adanya boron tribromida, reaksi antara aromatik aldehida dan asam karboksilat alifatik untuk mendapatkan asam sinamat dimungkinkan pada kondisi, melalui sintesis langsung baru. Pendekatan baru ini memungkinkan persiapan berbagai asam sinamat dalam hasil baik hingga tinggi (hingga 81%). Berbeda dengan metode klasik (cf. Reaksi Perkin, dll.).

Video terkait :

https://youtu.be/QaS5iLb9U_k

PERMASALAHAN :

1. Khusnul Khotimah (039)

Diketahui pada blog saya bahwasanya reaksi sintesis asam sinamat dapat dibuat melalui reaksi kondensasi knoevenagel dan juga reaksi perkin. Namun faktanya reaksi kondensasi knoevenagel lebih efektif digunakan untuk sintesis asam sinamat. Nah hal apa yg melatarbelakangi keefektifan reaksi kondensasi knoevenagel sehingga bisa menghasilkan rendemen yg banyak? 

2. Nurhalimah (024) 

Dikatakan bahwa Sintesis asam sinamat dilakukan berdasarkan reaksi kondensasi knoevenagel antara benzaldehida dan asam malonat 

dengan katalis dietilamina. Nah dikatakan disana bahwa yg digunakan adalah katalis dietilamina,  permasalahannya selain tujuannya untuk mempercepat laju reaksi mengapa yg digunakan itu katalis dietilamina apa asalannya dan bagaimana jika yg digunakan itu selain katalis dietilamina apakah sintesis akan tetap berlangsung?

3. Zulia Nur Rahma (048)

Pada blog saya terdapat Reaksi umum sintesis asam sinamat menggunakan katalis Dietilamina yang merupakan suatu amina sekunder dan memiliki sifat basa kuat. Semakin kuat basa yang digunakan maka atom hidrogen α semakin mudah membentuk ion enolat. Nah, Mengapa Semakin kuat basa yang digunakan atom hidrogen α akan semakin mudah membentuk 

ion enolat ?

4. Nadiya Qotrunnada Tohiri (073)

Sintesis asam sinamat dapat dilakukan melalui reaksi kondensasi Knoevenagel dan reaksi Pada keduanya sama sama menggunakan katalis basa. Bagaimana apabila pada proses sintesis asam sinamat ini digunakan katalis berupa asam?

5. Susilawati (091)

Terdapat 2 cara yang dapat di lakukan dalam sintesis asam sinamat yaitu dengan Rx Kondensasi knoevenagel dan reaksi Perkin. Mengapa cara rx knoevelage lebih sering digunakan dari pada reaksi perkin diketahui dari kedua cara tersebut sama-sama menghasilkan asam sinamat.

6.Firda Oetary (021) 

pada blog saya dikatakan bahwa senyawa hasil sintesis yang diperoleh kemudian dilakukan rekristalisasi  dengan menggunakan air panas, mengapa dilakukan rekristalisasi menggunakan air panas mengapa tidak dengan air dingin ?

7. Andrika Dwi Sakti (025)

Seperti yang kita ketahui bahwasanya pada reaksi sintesis asam sinamat, digunakam trans dibandingkan cis. Nah apa pengaruh cis dan trans dalam reaksi sintesis ini? Dan mengapa reaksi kondensasi knoevegel maupum reaksi perkim lebih menggunakam trans-asam sinamat dibandingkan dengan cis-asam sinamat?

DESAIN SINTESIS ASPIRIN DAN MEKANISMENYA

 

Suatu Aspirin dibuat dengan cara esterifikasi, dimana pada bahan aktif dari aspirin yaitu asam salisitat direaksikan dengan asam asetat anhidrat atau asam asetat glasial. Asam asetat anhidrat dapat diganti dengan asam asetat glacial karena bersifat murni dan tidak mengandung air. Pada proses pembuatan reaksi esterifikasi juga ditambahkan suatu katalis asam untuk mempercepat reaksi seperti H2SO4 atau H3PO4. Pada percobaan ini dilakukan sintesis asam asetil salisilat (aspirin) melalui reaksi esterifikasi antara asam salisilat dan anhidrida asam asetat. Dalam reaksi tersebut gugus –OH berasal dari fenol pada asam salisilat. Sedangkan gugus asetil – COCH3 berasal dari anhidrida asetat. Jika. asam salisilat yang digunakan maka reaksi menghasilkan asam asetil salisilat dan air. Adanya air ini akan mengakibatkan asam asetil salisilat terhidrolisis dan membentuk asam salisilat dan asam asetat kembali. Penggunaan anhidrida asam asetat mencegah reaksi reversible terjadi. Selain itu dibandingkan dengan asam asetat, anhidrida asam asetat digunakan karena memiliki waktu reaksi lebih cepat yaitu 15 menit. Reaksi esterifikasi ini dikatalisis oleh H2SO4.

Mekanisme reaksi:

o Mentransfer proton dari katalis asam ke atom oksigen karbonil, sehingga meningkatkan elektrofilisitas dari atom karbon karbonil. 

o Selanjutnya Atom karbon karbonil diserang oleh atom oksigen dari alkohol, yang bersifat nukleofilik sehingga terbentuk ion oksonium. 

o Terjadi pelepasan proton dari gugus hidroksil milik alkohol, menghasilkan kompleks teraktivasi 

o Protonasi terhadap salah satu gugus hidroksil, yang diikuti oleh pelepasan molekul air menghasilkan ester (Paramitha, 2014).

Video terkait :

https://youtu.be/AVzfy5ooZqA

Permasalahan :

1. Erma johar (A1C118031) 

pada tahap 2 pada blog saya , dengan katalis asam yaitu H2SO4 yang dihasilkan disini adalah H+  yang mana akan berikatan dengan oksigen karena mempunyai sepasang elektron bebas. Pasang elektron bebas ini biasa bersifat reaktif ( parsial negatif). Apa yang menyebabkan apabila pasang elektron bebas disini bersifat reaktif?

2. Firda Oetary (A1C118021) 

Pada blog saya dikatakan bahwa kelebihan asetat anhidrida harus dihidrolisis (dipisahkan dengan penambahan air) menjadi asam asetat ,mengapa harus dilakukan hidrolisis lagi?

3. Zulia Nur Rahma (A1C118048) 

 Aspirin dibuat dengan mereaksikan asam salisilat dengan asam asetat menggunakan katalis asam berupa H3PO4. Bagaimana yang terjadi apabila aspirin dibuat dengan mereaksikan asam salisilat dengan asam asetat menggunakan katalis lain? 

4.Andrika Dwi Sakti (A1C118025) 

Asam salisilat adalah asam bifungsional yang mengandung dua gugus –OH dan –COOH. apa yang akan terjadi apabila mengandung mengandung dua gugus –OH dan –COOH?

 5. Jony Erwin S (A1C118098) 

Seperti pada blog saya bahwa aspirin (asam asetil salisilat) yang merupakan salah satu turunan dari fenol monohidris ialah fenol dengan satu gugus hidroksil yang berikatan pada inti aromatisnya. Fenol tidak dapat didestilasi dalam air secara memuaskan. Oleh karena itu, asetilasi berlangsung baik pada anhidra asam asetat. Mengapa bahwa anhidra asam asetat dapat berlangsung baik pada asetilasi dan sebutkan mekanismenya!

6. Khusnul khatimah (A1C118039) 

Telah dijelaskan pada pembuatan aspirin diblog saya bahwasanya, aspirin dibuat dengan mereaksikan asam salisilat dengan anhidrida asam asetat menggunakan katalis 85% H3PO4. Lalu mengapa pada reaksi aspirin digunakan katalis 85% H3PO4 dan bagaimana kondisi reaksi yang terjadi jika katalis ini diubah menjadi katalis lain?

7. Siti Ardiyah (A1C118004)

Pada reaksi sintesis aspirin seperti pada gambar : 

Digunakan katalis asam fosfat (H3PO4) sebanyak 85% karena digunakan sebagai zat penghidrasi dan penambah suasana asam karena reaksi sintesis aspirin harus dilakukan dalam suasana asam. Namun, apabila yang digunakan untuk membentuk aspirin dalam reaksi sintesis tersebut, asam Salisilat direaksikan dengan asam asetat glasial (CH3COOH), bagaimana reaksi sintesis aspirin tersebut? 

PEMBENTUKAN KERANGKA KARBON DAN TRANSFRMASI GUGUS FUNGSI

Pembentukan Kerangka Karbon

ikatan karbon-karbon ialah ikatan kovalendiantara dua atom karbon. Pembentukan yang paling umum ialah ikatan tunggal, penyusun ikatan dari 2 elektron, satu diantaranya dari setiap atom dari kedua atom tersebut. Sedangkan, Ikatan tunggal karbon-karbon adalah ikatan sigma yang membentuk satu orbital hibridisasi dari setiap atom karbon. Atom karbon dapat juga membentuk ikatan rangkap dalam senyawa yang juga disebut sebagai alkena.   Karbon adalah satu dari beberapa senyawa yang dapat membentuk rantai panjang dengan atomnya sendiri. Sedangkan, suatu Pencabangan merupakan umum dalam kerangka karbon. Kerangka dari semua molekul organic terbentuk dari ikatan C-C. Berikut ini reaksi pembentukan ikatan karbon, yaitu :

1. Reaksi Grignard. 

Reagen Grignard ditambahkan pada keton, aldehid, dan ester untuk membentuk ikatan C-C. Reagen Grignard berupa alkil atau aril magnesium halide dengan rumus RMgX. Reagen Grignard berfungsi sebagai nukleofil yang menyerang atom karbon elektrofil dalam ikatan gugus karbonil. 

Misalnya :

2. Alkilasi Enolat

Enolat adalah nukleofil yang baik. Penambahan keton atau ester dengan basa kuat kemudian sebuah alkil halide dapat berguna dalam pembentukan ikatan C-C melalui reaksi SN2.

Misalnya :

3.    Reaksi Aldol 

Reaksi aldol adalah reaksi penggabungan dua senyawa karbonil. Enolatdireaksikan dengan aldehid dan keton untuk membentuk ikatan C-C. Pembentukan suatu senyawa baru β-hidroksi karbonil. 

Misalnya :

 

4.     Kondensasi Claisen

Sama halnya dengan reaksi aldol, enolat direaksikan dengan ester untuk membentuk ikatan C-C. Produk yang dihasilkan yaitu ester β-keton.

Misalnya :

Penyerangan Elektrofil dan Nukleofil

Pereaksi penyerang atau reagen penyerang yang terlibat dalam reaksi heterolitik dapat dibedakan atas dua golongan, yaitu pereaksi elektrofil dan pereaksi nukleofil. 

Transformasi Gugus Fungsi

Senyawa yang memiliki gugus C=O

Beberapa  jenis gugus fungsi yang mengandung ikatan rangkap dua C–O (gugus karbonil). Ikatan polar C–O yang membuat karbon karbonil bersifat elektrofil, sedangkan pasangan elektron bebas pada O menjadikannya nukleofil dan basa. Gugus karbonil mengandung satu ikatan π yang lebih mudah putus dibandingkan ikatan σ C–O. Pada suatu alkohol manipulasi gugus fungsi sangat diperlukan, yaitu bagaimana alkil yang berupa CH3 dapat disumbangkan. Hal ini dapat dilakukan dengan cara yaitu merubah alkohol menjadi sulfonat ester, dengan menggunakan katalis yang basa piridin. Basa piridin digunakan sebgai katalis, dimana PEB dari nitrogen (N) akan mengikat PEB dari atom hidrogen (H). Nitrogen akan mengikat Hidrogen, tetapi ikatan ini hanya sementara hal ini dkarenakan Hidrogen belum putus, karena pada toksilat ada Cl yang lebih reaktif untuk mengikat Hidrogen maka ikatan N dan H lepas sehingga piridin terbentuk kembai (katalis terbentuk kembali) sehingga Hidrogen putus dan menyebabkan oksigen bermuatan negatif (-) dan dan S bermuatan positif (+). selanjutnya O negatif akan berikatan dengan S positif, karena ikatan pada fenol terjadi resonansi sehingga ikatan akan cenderung mengarah ke arah fenol sehingga atom O yang terikat pada S dapat putus sehingga terbentuk sulfonat ester dan terbentuk C Karbokation metil sebagai agen pengalkilasi. 

Video terkait :

https://youtu.be/hCVmFNctUig

Permasalahan :

1.Sandi

Mengapa Enolat dapat bertindak sebagai nukleofil dalam reaksi tipe S N 2 ? 

2. Nurkhalisa

Bagaimana kita bisa mengetahui bahwa pada transformasi gugus fungsi  itu melalui reaksi subtitusi ataupun eleminasi?

3. Kelantan 

Suatu gugus fungsi dapat ditransformasikan menjadi gugus fungsi lain dengan berbagai cara yaitu substitusi, adisi, eliminasi, oksidasi dan reduksi. Apakah suatu transformasi gugus fungsi dapat menggunakan lebih dari 1 cara untuk melakukan transformasi nya? Jelaskan dengan memberikan contoh reaksi yang bertransformasi!

4.Nadiya Qotrunnada Tohiri

= benzena tergolong ikatan karbon, apa yang menyebabkan benzena lebih cenderung mengalami reaksi?

5. Ermawati

Mengapa pembentukan ikatan C-C melalui reaksi radikal bebas tidak terkendali dan tidak dapat digunakan dalam sintesis sedangkan pemebentukan melalui reaksi ion lebih terkendali serta dapat digunakan dalam sintesis?

6. Zulia Nur Rahma

Reaksi grignard termasuk salah satu reaksi pembentukan ikatan karbon. Mengapa organolitium nukleofil lebih kuat daripada gridnard yang sebanding ?

7. Joni Situmorang

Manipulasi gugus fungsi pada alkohol sangat diperlukan, mengapa demikian??