Sterocontrol and Ring - Formation

1.  Stereocontrol In Acyclic System

Regioselektivitas

            Regioisomer memiliki rumus empiris yang sama, tetapi kelompok atau atom diposisikan pada atom karbon yang berbeda. Misalnya 3-Methylhexanal dan 4-methylhexanal adalah regioisomer. Salah satu contohnya Reaksi 2-metil-2-butena dengan HBr yang membentuk 2-bromo-2-methylbutane sebagai produk utama. Dengan adanya adisi Markovnikov yang khas, sehingga reaksinya sangat regioselektif. Reaksi ini berlanjut dengan pembentukan karbokation yang lebih stabil, yang bereaksi dengan ion nukleofilik bromida

suatu produk dengan regiochemistry tertentu dapat disintesis dengan memodifikasi reaksi kimia untuk mengikuti jalur mekanistik yang berbeda, atau dengan memilih sintesis kimia yang berbeda.

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 SN2 menjadi mungkin dengan inversi pusat stereogenik tersebut. Metode lain selain reaksi Mitsonobu juga dapat dipeoleh untuk menghasilkan stereokimia. Gugus amino dapat diubah menjadi gugus fungsi yang lain. Konversi yang menarik adalah transformasi NH2 →Br, dengan hasil retensi konfigurasi secara sempurna. Reaksi asam amino dengan Natium Nitrit (Na2NO2) dan Kalium Bromida (KBr) menghasilkan asam α-bromo, dengan retensi konfigurasi secara sempurna.

Contoh ini menunjukkan bahwa memahami perbedaan reaktivitas dalam suatu molekul dapat menyebabkan kontrol stereokimia dalam manipulasi kimia.

Selektivitas cis-trans

Kontrol pada geometri cis-trans telah ditunjukkan pada reduksi alkuna engan 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.

Selektivitas syn-anti

            Ada banyak reaksi yang menghasilkan campuran syn dan anti diastereomers, dan jika reaksi adalah diastereoselective satu mendominasi. Dalam studi sintetis yang bertujuan untuk trisiklik kerangka alam Celastraceae sesquiterpenoids, Barrett dan rekan kerja bereaksi 30 dengan sejumlah katalitik osmium tetroxide dan N-methylmorpholine N-oksida, memberikan 72 %% menghasilkan 31a dan 31b di ratio. 1:1 walaupun reaksi diastereoselective untuk cis-diol, kurangnya enantioselectivity hadapan pusat stereogenic lain yang mengarah ke campuran.

Metode alternatif untuk stereoselectivity yang menghasilkan diols dimulai dengan epoxide (32), dibentuk oleh oksidasi alkena (sec. 3.4), yang dibuka untuk diol dengan hidroksida (atau lain nucleophile oksigen).

Khelasi heteroatom

 Salah satu cara utama untuk mengontrol diastereoselectivity adalah untuk mengambil keuntungan dari efek chelating tetangga kelompok heteroatom (efek kelompok tetangga) dengan reagen tertentu, yang dapat diilustrasikan oleh reaksi kiral allylic alkohol 34 dengan peroxyacid. Koordinasi dengan oksigen (Lihat 35) dan pengiriman oksigen elektrofilik dari side yang memberikan epoxy-alkohol 36 diastereomer besar, yang berarti bahwa koordinasi mengarahkan stereochemical kursus reaksi. Dalam bab 3 dan khususnya dalam bab 4, efek kelompok tetangga heteroatoms adalah penting bagi diastereoselectivity diamati di Sharpless, hidrida pengurangan atau hydroboration, serta haptophilic efek dalam hidrogenasi katalitik (sec. 4.8.B).

2.  Stereocontrol In cyclic System

Regioselectivity

Pada Reaksi HBr dengan methylcyclopentene sangat regioselektif untuk produk Markovnikov, tersier bromida 1-bromo-1-methylcyclopentane. Namun, Methylcyclopentene memberikan campuran 86:14 trans-2-methyl-2-cyclopentanol: 1- methyl-1-cyclopentanol setelah hydroboration.26 Seperti dengan sistem acyclic, regioselectivity meningkat ketika sebagian besar ster dari reagen hidroborasi meningkat.

Untuk eliminasi E2 (anti) (sec. 2.9.A) dan penghapusan syn (sec. 2.9.C) reaksi dibahas, regiocontrol dalam penghapusan dicapai dengan memungkinkan basis untuk menyerang molekul dalam reaksi bimolecular (eksternal dasar untuk anti atau eliminasi E2) atau dengan mengikat dasar untuk molekul (base internal untuk penghapusan syn).

Bredt’s Rule

            regioselektivitas bersifat penting adalah pembentukan ikatan rangkap pada reaksi eliminasi. Pembentukan alkena seperti 61 memerlukan bahwa atom karbon jembatan dikompresi ke arah planarity, tetapi tumpang tindih π diperlukan untuk unit C = C planar akan berkurang karena struktur yang dikenakan memutar. Keadaan transisi energi yang diperlukan untuk eliminasi karbon jembatan kecil sistem biasanya sangat tinggi, dan sistem bisiklik yang kecil tidak dapat menampung besar ini meningkatkan ketegangan. Pengamatan bahwa ikatan rangkap karbon-karbon tidak dapat dibentuk untuk Jembatan atom dalam cincin bisiklik kecil secara resmi disebut Bredt's rule.

Fawcett berusaha untuk mengkorelasikan batas Bredt di aturan dengan menghitung jumlah nomor atom Additional [m n + o = S] dalam sistem seperti 63 dan 63 dengan tiga bridges.29c Untuk 62, S = 2 + 2 + 1 = 5, dan untuk 63, S = 3 + 1 + 1 = 5. Dalam Prelog's contoh (64), ini [6.3.1] sistem memiliki S = 9 ketika n = 5, dan Bredt's aturan tidak berlaku. Ketika nilai-nilai n yang < 5, namun, peraturan Bredt yang berlaku untuk 64. Alkena jembatan relatif kecil dengan [3.3.1] sistem seperti 67 (S = 7) dapat disiapkan oleh pirolisis β-laktone 68 atau garam amonium 69.32 Gambar 6.129d menunjukkan beberapa sistem cincin bisiklik yang kecil untuk S = 2 s = 7, dan analisis ini alkena menunjukkan bahwa sekatan pada Bredt alkena penting ketika S 7 atau kurang.

Ring – Formation

      Dalam sintesis seyawa siklis dapat dilakukan dengan reaksi siklisasi dari precursor asiklik, terutama dalam sintesis senyawa makrosiklik dan molekul polisiklik.. Badlwin’s rules berdasarkan stereokimia dari kedua reagen dan substrat dari suatu reaksi, dimana mempelajari banyak nukleofilik, homolitik atau proses penutupan cincin kationik dan menentukan pola reaktivitas. Untuk membentuk cincin, dua pusat reaktif dihubungkan oleh pengikat atom (biasanya karbon), diperhatikan pada sudut dari mana pusat reaktif dapat mendekati satu sama lain pada stereokimia. Panjang dan sifat rantai teriminal pengikatan atom X dan Y memungkinkan geometri tercapai dengan dimungkinkannya terbentuknya cincin. Namun jika geometrinya tidak tercapai maka formasi cincin sulit terbentuk (tidak disukai) dan mendominasinya proses kompetitif. Bldwin’s rules mengklasifikasikan reaksi penutupan cincin menjadi dua kategori yaitu ekso dimana aliran elektron dari reaksi eksternal untuk cincin yang terbentuk (144 dari 143) dan endo dimana aliran elektron didalam cincin yang terbentuk (146 dari 145). Reaksi Baldwin diklasifikasi leih lanjut sesuai hibridisasi atom yang menerima atom dalam proses penutupan cincin. Jika tom diserang sp3, seperti pada 147 reaksinya disebut tet, dan reaksi ekso-tet akan menghasilkan cincin seperti 148. Serangan pada sp2 (143) disebut trigon (membentuk cincin 144 atau 146). serangan pada atom hibridisasi sp (149) disebut ekso-dig akan menghasilkan cincin 150.

untuk menggambarkan cincin membentuk reaksi dengan jumlah atom dalam siklus produk, Apakah reaksi itu exo atau endo, dan apakah itu melibatkan tet, trigonometri, atau menggali zat antara. Reaksi 5-exo-tet mewakili pembentukan lima-beranggota cincin oleh perpindahan di sp3 karbon oleh X, dimana Y adalah exo cincin terbentuk. Cyclization reaksi yang membentuk cincin beranggota 3-7, Semua exo endo, dan kemungkinan tet/trigonometri/menggali ditunjukkan pada gambar 6.2.

Observasi ini dipimpin Baldwin untuk membangun beberapa aturan untuk penutupan cincin, dikenal sebagai Baldwin's aturan:

1. untuk sistem tet: 3-7 exo-tet yang disukai 5-6 endo-tet tidak disukai

2. untuk sistem trigonometri: 3-7 exo-trigonometri yang disukai 6-7 endo-trigonometri yang disukai adalah 3-5 endo-trigonometri tidak disukai

3. untuk menggali sistem: 5-7 exo-menggali yang disukai 3-7 endo-menggali yang disukai adalah 3-4 exo-menggali tidak disukai. 

pertanyaan 

1. bagaimana pengaruh selektivitas yang terjadi pada khelasi heteroatom jika pereaksinya diganti dengan litium alluminium hidrida ? 

2. kenapa posisi enolat (z) atau cis ini lebih stabil dan kenapa disukai untuk keton terutama dengan penambahan hexamethylphosphoramide (HMPA) ? 

daftar puustaka 

Wyat, P dan S. Warren. 2007. Organic Synthesis: Strategy and Control. England: John Wiley & Sons, Ltd