Stereokimia

Bagian kimia yang berhubungan dengan struktur dalam tiga dimensi disebut stereokimia. Salah satu aspek dari stereokimia adalah stereoisomer: rumus kimia yang sama tetapi berbeda dalam cara berorientasi atom di ruang.

Jean-Baptiste Biot (1774-1862)

Sejarah stereokimia dimulai pada 1815 ketika Biot melakukan eksperimen menggunakan "cahaya terpolarisasi." Lampu biasa terdiri dari cahaya bergetar. Namun, ketika lampu bisa disaring, sebuah cahaya tunggal terpolarisasi diperoleh. Biot melewatkan sinar terpolarisasi melalui berbagai larutan dan mencatat bahwa larutan tertentu seperti gula dapat memutar cahaya terpolarisasi. Dia juga menemukan tingkat rotasi adalah ukuran langsung dari konsentrasi dari larutan.

 Louis Pasteur (1822-1895)

Pada tahun 1848 Pasteur memisahkan zat optik tidak aktif (asam tartarat) menjadi dua komponen optik aktif. Setiap komponen optik aktif memiliki sifat identik dengan asam tartarat (kepadatan, titik lebur, kelarutan, dll) akan tetapi salah satu komponen diputar cahaya terpolarisasi searah jarum jam (+) sedangkan komponen lain diputar cahaya terpolarisasi dengan jumlah yang sama berlawanan (-). Pasteur membuat proposal yang masih berdiri sebagai dasar stereokimia: Molekul-molekul kembar asam tartarat adalah bayangan cermin satu sama lain!
Penelitian tambahan oleh Pasteur mengungkapkan bahwa salah satu komponen dari asam tartrat dapat dimanfaatkan untuk gizi oleh mikro-organisme tetapi yang lain tidak bisa. Berdasarkan percobaan ini, Pasteur menyimpulkan bahwa sifat biologis zat kimia tidak hanya tergantung pada sifat dari atom yang terdiri dari molekul tetapi juga pada cara di mana atom-atom ini tertata dalam ruang.

Jacobus van't Hoff (1852-1911)

Pada tahun 1874 sebagai mahasiswa di Universitas Utrecht, van't Hoff mengusulkan karbon tetrahedral. Proposal didasarkan pada bukti dari jumlah isomer: Konversi CH4 menjadi CH3Y (Y = Cl, Br, F, I, OH, dll) menghasilkan hanya satu struktur. Ketika CH3Y diubah menjadi CH2YZ (CH2Cl2, CH2ClBr, CH2BrF, dll), hanya satu struktur yang pernah diamati. van't Hoff menyadari bahwa keempat hidrogen dalam CH4 harus setara (lingkungan yang sama) dan geometris persegi itu dikesampingkan karena akan membentuk dua struktur sebagai berikut


Untuk CH4 tetrahedral, empat hidrogen setara berada di sudut dengan sudut HCH dari 109,5 °

Karbon tetrahedral tidak hanya bekerja sama dengan tidak adanya isomer CH3Y dan CH2YZ, tetapi juga meramalkan adanya isomer bayangan cermin. Ketika karbon membuat empat ikatan tunggal dengan empat kelompok berbeda seperti CHFClBr, nonsuperimposable cermin-gambar molekul (enantiomer) ada:

Ini enantiomer menampilkan sifat fisik hampir sama kecuali untuk arah rotasi dari cahaya terpolarisasi. Sebuah campuran yang sama dari si kembar cermin gambar secara optik tidak aktif sejak rotasi membatalkan satu sama lain. Sebuah karbon dengan empat kelompok yang berbeda dikatakan memiliki "pusat kiral." Contoh molekul yang mengandung satu atau lebih pusat kiral ditunjukkan dengan tanda bintang merah. Meskipun atom hidrogen tidak ditampilkan, menganggap mereka hadir untuk memberikan karbon empat obligasi.


Sebagai jumlah pusat kiral (C *) meningkat, begitu juga jumlah stereoisomer (struktur yang sama tetapi berbeda dalam orientasi ruang). Jumlah maksimum stereoisomer yang mungkin adalah 2x di mana x adalah jumlah pusat kiral per molekul.

Emil Fisher (1852-1919)

Pada tahun 1894 Fisher dilakukan salah satu prestasi paling luar biasa dalam sejarah kimia. Dia mengidentifikasi 16 stereoisomer untuk aldohexoses (C6H12O6), anggota yang paling menonjol yang D-glukosa.


Fisher menggunakan representasi silang (sekarang disebut Fisher proyeksi) untuk membedakan bentuk tiga dimensi. Proyeksi Fisher ditampilkan untuk D dan Lglucose (D / L inovasi lain Fisher).

Vladmir Prelog (1906-1998)

Prelog dianugerahi Hadiah Nobel dalam bidang kimia (1975) untuk penelitian stereokimia alkaloid, antibiotik, enzim, dan senyawa alam lainnya. Dia merancang perbedaan stereokimia digunakan saat ini untuk konfigurasi gambar cermin: R / S sebutan untuk enantiomer dan Z / E untuk isomer geometris.

Enantiomer

Berasal dari kebalikan kata Yunani "enantio" yang berarti adalah struktur cermin nonsuperimposable gambar. Karena mereka memiliki sifat fisik yang identik - kecuali arah rotasi dari cahaya terpolarisasi - mereka sering dipandang sebagai satu kesatuan. Tapi enantiomer dapat menunjukkan sifat kimia yang berbeda ketika mengalami lingkungan kiral, yaitu setiap lingkungan terdiri dari enantiomer tunggal. Berikut adalah beberapa contoh untuk menunjukkan titik:

    Pada tahun 1960, banyak wanita hamil yang telah mengambil thalidomide rasemat melahirkan bayi cacat. Penyelidikan selanjutnya menunjukkan hanya versi tangan kanan obat untuk menyebabkan cacat lahir yang sama pada embrio tikus.
    Ditawarkan di atas meja di sejumlah obat nyeri seperti Advil dan Nuprin, ibuprofen berisi aktivitas terapeutik hanya dalam isomer (+).
    Tubuh kita hanya bisa memetabolisme (+) glukosa dan tidak (-) glukosa.
    (+) Leusin rasanya manis sementara (-) leusin pahit.
    Tubuh kita dapat memanfaatkan saja (-) asam amino.

Menurut teori reseptor-situs modern, obat menempel ke situs tertentu melalui tiga kemampuan ikatan dimensi. Fit dari obat ke situs reseptor dibandingkan oleh Fisher dengan fit dari kunci ke kunci: Obat yang tepat adalah "kunci" yang dapat menyesuaikan diri dengan reseptor "kunci" dan menghidupkan respon biologis yang diinginkan. Kadang-kadang dua tombol yang sedikit berbeda akan muat di dalam kunci yang sama, tetapi hanya satu yang akan membuka pintu.
Ketika mengalami lingkungan kiral seperti tubuh manusia, bagaimana cermin kembar gambar dibedakan? Diskriminasi antara enantiomer, yang disebut pengakuan kiral, tergantung pada tingkat interaksi dipamerkan antara masing-masing enansiomer dan situs ikatan kiral. Di satu sisi, pengakuan kiral mirip dengan pencocokan tangan kanan dengan sarung tangan kanan. Gambar di bawah merupakan interaksi antara ikatan kiral situs-CXYZ dan enansiomer CWXYZ. Untuk satu enantiomer, interaksi tiga titik diperbolehkan di XX, YY, dan ZZ; enansiomer lain hanya dapat menampung interaksi dua titik di XX dan YY dengan situs pengikatan sama kiral. Dalam hal ini, pengakuan kiral bergantung pada tidak adanya kecocokan ZZ bersama dengan dua interaksi lainnya.



Banyak zat yang digunakan oleh organisme hidup optik aktif (asam amino, karbohidrat, enzim). Kimiawan mengatakan, "Perlu aktivitas optik untuk mendapatkan aktivitas optik." Jadi bagaimana zat optik aktif (enantiomer tunggal) berasal? Pertimbangkan mengubah etanol menjadi zat optik aktif:

Hidrogen yang terikat pada karbon yang membawa gugus OH dikatakan heterotopic (posisi yang berbeda). Pergantian untuk satu atau yang lain mengarah ke enantiomer tunggal. Hidrogen yang mengarah ke konfigurasi R-ditunjuk SDM dan S-konfigurasi HS. Enzim kami mampu memetabolisme etanol dengan penghapusan eksklusif HR. Tapi enzim (situs kiral) perlu berinteraksi dengan tiga kelompok lainnya (CH3, OH, dan HS) untuk membuat SDM rentan untuk eliminasi.

sumber : http://web.fccj.org/~ethall/stereo/stereo.htm